一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法，该方法首先采用增量型电场积分方程方法来消除传统电场积分方程方法面临的低频崩溃问题；然后针对增量型电场积分方程的系数矩阵，采用低频多层快速多极子技术来构建其叠层矩阵表达式；进而采用一种重压缩方法对该叠层矩阵进一步压缩，去除冗余信息；最后采用叠层矩阵格式算法对压缩后的叠层矩阵进行上下三角分解，该叠层矩阵分解能够将计算复杂度和内存消耗分别降低到几乎线性，不仅为迭代解法构造了一种预条件技术，而且还构造了一种直接解法。本发明专利技术所述方法具有求解速度快、内存消耗低和精度可控的特点，可用于各种低频电磁特性分析。

A simulation method of low frequency electromagnetic characteristics based on hierarchical matrix decomposition

The invention discloses a low frequency electromagnetic simulation method stack based on matrix decomposition, this method adopts the incremental electric field integral equation method to eliminate the low-frequency breakdown problems of traditional electric field integral equation method; then the coefficient matrix for the incremental electric field integral equation, to construct the laminated matrix expression by low-frequency multilevel fast multipole technology; and adopt a heavy compression method to further compress the laminated matrix, remove redundant information; finally the laminated matrix decomposition algorithm on triangular form of laminated matrix after compression, the laminated matrix decomposition can the computational complexity and memory consumption is reduced to almost linear respectively, not only constructed a preconditioned iterative method for the technology, but also construct a direct solution. The method of the invention has the advantages of fast solving speed, low memory consumption and controllable accuracy, and can be used for various low frequency electromagnetic characteristics analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法
本专利技术涉及电磁仿真
，特别是一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法。
技术介绍
随着微电子技术和制造工艺的发展，在计算机芯片封装设计、高速集成电路设计、天线设计、目标电磁散射特性分析、电磁兼容分析等领域中，出现了越来越多的具有复杂精细结构的目标。这些目标的尺寸远小于波长或几何建模剖分尺寸远小于波长，均属于低频问题的范畴。对于低频问题的分析，准静态方法随着工作频率的升高的误差将越来越大。因此，电磁数值仿真方法在低频问题的分析中发挥着越来越重要的作用。表面积分方程方法是一类具有代表性的电磁数值仿真方法，它只需离散目标表面，因此未知量少、求解效率高。然而，传统的表面积分方程方法在分析低频问题时会出现数值不稳定的情况，让低频电磁仿真无法获得精确解，这一现象被称为“低频崩溃”。许多方法致力于解决低频崩溃问题，例如：基函数Helmholtz分解方法和Calderón预条件方法等。其中，增量型电场积分方程方法(AugmentedElectricFieldIntegralEquation,A-EFIE)是一种极其有效的消除低频崩溃的方法(Z.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步，针对目标表面建立电场积分方程，并引入电流连续性方程，采用三角形单元离散目标表面，用RWG基函数展开表面电流，用冲击基函数展开表面电荷，生成增量型电场积分方程的系统矩阵方程；第2步，利用矩阵收缩方法或者缩减电荷自由度方法对该系统矩阵方程进行修正，消除电荷中性原理在极低频率时造成的矩阵奇异性；第3步，建立增量型电场积分方程系统矩阵的叠层矩阵；第4步，采用叠层矩阵格式的运算法则对该叠层矩阵进行上下三角分解；第5步，将叠层矩阵的上下三角分解与前后向回代结合，采用预条件的迭代解法或者直接解法进行求解，获得目标表面的电流及电荷分...

【技术特征摘要】
1.一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步，针对目标表面建立电场积分方程，并引入电流连续性方程，采用三角形单元离散目标表面，用RWG基函数展开表面电流，用冲击基函数展开表面电荷，生成增量型电场积分方程的系统矩阵方程；第2步，利用矩阵收缩方法或者缩减电荷自由度方法对该系统矩阵方程进行修正，消除电荷中性原理在极低频率时造成的矩阵奇异性；第3步，建立增量型电场积分方程系统矩阵的叠层矩阵；第4步，采用叠层矩阵格式的运算法则对该叠层矩阵进行上下三角分解；第5步，将叠层矩阵的上下三角分解与前后向回代结合，采用预条件的迭代解法或者直接解法进行求解，获得目标表面的电流及电荷分布，通过计算提取所需的电磁特性参数。2.根据权利要求1所述的一种基于叠层矩阵分解的低频电磁特性仿真方法，其特征在于，第3步中，建立增量型电场积分方程系统矩阵的叠层矩阵的步骤如下：第(1)步，分别针对定义在棱边上的RWG基函数簇和定义在面片上的冲击基函数簇，采用几何递归二分的方法，构造电流簇树和电荷簇树；第(2)步，电流簇树和电荷簇树相互作用，构造电流-电流块树、电流-电荷块树、电荷-电流块树和电荷-电荷块树，并引入容许条件来划分容许块和非容许块，其中，非容许块以满阵形式表示，容许块以低秩分解矩阵形式表示；第(...

【专利技术属性】
技术研发人员：宛汀，洪涛，时艳玲，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32