合肥师范学院本科生毕业论文开题报告 - 王钊定稿 - 图文

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合肥师范学院本科生毕业论文(设计)开题报告

(学生用表)

课题 系部 学生 专业 指导教师 学科 内容包括:课题的来源及意义,国内外发展状况,本课题的研究目标、内容、方法、手段及进度安排、实验方案的可行性分析和已具备的实验条件、具体参考文献等。2、撰写要求:字体为宋体、小四号,字数不少于1500字。 一、选题的意义、研究现状、研究思路 1.选题的理论意义、学术价值或实践价值 1873年Maxwell建立电磁场基本方程以来,电磁场理论的应用和发展已经有一百多年的历史了。现代技术的许多方面都与电磁场,尤其是与高频电磁场有关,复杂的高频电磁场系统的分析和综合,以及高频电磁场与复杂目标相互作用的分析和计算,都成为现代技术发展的重要课题。应当说,通过理论分析计算,若能获得精确的解析解,对分析电磁结构的特性具有重要的指导意义【1】。 2.与选题相关的研究现状 1966年,K.S.Yee首次提出电磁场数值计算的新方法—时域有限差分法(Finite Differenee一Time Domain,简称FDTD)[2]。其基本思想:FDTD计算域空间节点采用Yee元胞的方法,同时电场和磁场节点空间与时间上都采用交错抽样;把整个计算域划分成包括散射体的总场区以及只有反射波的散射场区,这两个区域是以连接边界相连接,最外边是采用特殊的吸收边界,同时在这两个边界之间有个输出边界,用于近、远场转换;在连接边界上采用连接边界条件加入入射波,从而使得入射波限制在总场区域;在吸收边界上采用吸收边界条件,尽量消除反射波在吸收边界上的非物理性反射波。与求解Max-well方程的其他方法相比,FDTD法具有节省计算资源,编程容易,图形直观,可处理任意复杂形状物体与电磁场的作用等一系列优点。 经历了二十年的发展FDTD法才逐渐走向成熟。上世纪80年代后期以来FDTD法进入了一个新的发展阶段,即由成熟转为被广泛接受和应用的阶段。时域有限差分法(FDTD)是解决复杂电磁问题的有效方法之一。经过许多科学家的努力,FDTD法的许多重要问题得到了很好的解决,已经发展成为一种成熟的数值计算方法。特别是近几年来,随着计算机数据处理性能的快速提高和计算机价格的下降,使得FDTD法的应用范围越来越广,已经广泛应用到各种电磁问题的分析之中。而FDTD法本身在应用中又有新的发展。 装 订 线

二、选题研究方案 1. 研究目标 根据以上介绍,确定了本文的研究方向,本文基于MATLAB软件,采用时域有限

差分法对二维TM波在空间的传播进行仿真。介绍时域有限差分法的基本原理,推导二维TM模Yee算法的FDTD表达式,对吸收边界条件PML(Perfectly Matched Layer)、数值稳定性条件等进行说明,用MATLAB语言实现电磁场中FDTD法编程,并阐述了基于MATLAB软件编程的基本方法。利用MATLAB软件强大的数组运算和绘图能力,实现了整个求解过程的可视化。 2. 研究内容(大纲) 本文共分五章,各章的安排如下: 第一章 阐述数值计算法在电磁理论中的重要性,然后介绍时域有限差分法的发展与应用,最后介绍时域有限差分法的特点,明确研究方向。 第二章 结合波导特点,介绍时域有限差分法的基本原理。 第三章 采用FDTD数值方法模拟具体算例,进而分析波导的截止频率等特性, 第四章 验证MATLAB编写的FDTD程序的正确性。 第五章 对本文的研究工作做全面的总结。 3.拟解决的关键问题 基于MATLAB软件,采用时域有限差分法对二维TM波在空间的传播进行仿真,分析波导的截止频率等特性。 4. 研究进展计划 收集资料,撰写开题报告 2011.1-2011.3 理论研究,仿真结果 2011.3-2011.4 初稿修改 2011.4-2011.5 定稿,准备答辩 2011.6 三、主要参考文献:[注意:要在正文标出] [1] 葛德彪,闫玉波.电磁波时域有限差分方法[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002 [2]马兴义,杨立群,等.Matlab 6应用开发指南[M].北京:机械工业出版社,2002 [3]廖承恩.微波技术基础.[M]北京:国防工业出版社,1984 [4]周晓军,喻志远,林为干,等.2D-FDTD法计算波导截止频率的激励源设计[J].红外与毫米波学报,1988,17(3):236-240. [5]张晓燕,周庆,戴宏.2D-FDTD法计算波导截止频率的激励源设计与取样[J].云南大学学报,自然科学版;2003,25(6):507-510. [6]何红雨,电磁场数值计算法与MATLAB实现[M],武汉华中科技大学出版社,2004:93-101. 选题是否合适: 是 否 课题能否实现: 能 不能 指导教师(签字) 年 月 日

选题是否合适: 是 否 课题能否实现: 能 不能 指导小组组长(签字) 年 月 日

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