憋死我了,走过路过都唠两句呗
你的问题是:横向极化,垂直入射。如果转化成本征值问题,应该是TE模或TM模~~
对啊,这是个问题,所以说如果我求mode然后求解,就不能使用plane wave作为激励了,只能转波导激励了。
我导师。提不起来啊,混了25年,愣是讲不出个所以然出来,我不好意思说他的,您能加我Q吗,或者方便的话我给您打电话~
(悄悄话模式):我认识蛮多你们学校的人,大都在ox
我现在再做一个很简单的项目,但是结果就是不对,蛋疼ing。求赐教,求讨论!
一个liquid crystal的盒子,200*100*500um,从最小的那个面入射一个plane wave (1THz),材料参数设置为电介质常数为(2.25,2.89,2.25),传输方向是沿着500um的边(Y-axis),E沿着100um的边(Z-axis),H沿着X-axis。边界设置为add space(E=0). 然后看得到的波长是多少。理论计算的结果是180um(for epslow=2.89) 和200um (for epslow=2.25). 但是我得到的结果不对啊,均为145um左右。
求赐教啊,边界要求很苛刻,所以只有add space &PE能用(各向异性介质),究竟是哪里不对呢?
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More details:
我还尝试了HFSS,三种边界条件可用:1,add space+PML(vacuum box的六个面);2,传输方向的两个面radiation+其他面的PE;3,all radiation at 6 faces. 其中第一种情况...总之,没有一个可以得到理论估测的数值。
此外根据在入射界面求解eigenmode的数量,和对应的截止频率等可以得到波长的数值,这个正在用一个偏门软件GID做验证,结果还没出来。
总之就是为了这么个小问题,能么搞就是不对,求赐教啊
这种课题,充其量算是本科生毕业设计水准吧~
恩,您能帮我找找出问题的原因吗?
根据你的描述,这是横向极化垂直入射的平面电磁波的反射投射问题。在电磁场与电磁波教科书的平面波章节有介绍。如果横向是无限大,应该有解析解。
现在横向是有限的,无法得到解析解。但我觉得:横向有限的数值解应该会比较接近横向无限的解析解。
如果是调用商用软件计算,关键在于设置边界条件:在不同媒介分界面上,使得切向电磁场连续。这里,有一个问题需要注意:在立方体的各向异性媒介的8个顶点,场实际上奇异的,软件怎么处理,最好参阅软件用户使用手册。
我现在的打算是:1,对一个端口进行mode的筛选,鉴于我使用的材料的介电常数在2.25-2.89之间,为了取单模计算,那么理论上的截止频率应该在0.5-0.88THz之间,通过filelog应该可以筛选出合适的mode数量求解;而后通过eigenmode直接得出材料的beta(=eigenvalue^(0.5))值,对比单模传输的电场分布,看能否得到我想要的结果,2,再改用farfield波导端口激励,再看看情况。
这个问题是很基本,但是不晓得是什么地方出了问题,基本的结果都一直得不到,很着急ing。谢谢您的回复。
如果你导师不是兼任行政职务的学术性教授,约见导师,与导师探讨可能会受到启发的~
还是这里讨论吧~
计算本征模,分两种情况:
情况一: 频域求解,不需要激励,但你需要事先确定模式。这个时候是求矩阵的特征值和特征向量
情况二:时域求解,或FDTD或TDFEM求解,这种情况需要引入激励,记录某个观测点的暂态响应。得到暂态响应之后,利用FFT,得到频谱响应,通过频谱峰值,辨认本征模。激励源的时域分布通常是高斯函数,空间分布可以简单设置成在某个横向平面(各向异性媒介内)呈均匀分布(各向异性媒介外等于0),高斯函数的几个参数需要仔细确定,以避免产生过多的高次模。
如果你是做理论研究的话,建议自己编写FDTD的程序,利用我上面说的第2种情况,计算本征模。横向四周(距离各向异性媒介适当距离),可以简单取电磁场值等于零。
第一种方式我们在用一个基于matlab和C++的软件改写代码,期待能够得到有限元分析的数值,用以对比通过端口尺寸、工作频率和介质性质的关系得出的理论值(我刚才看教程发现利用CST软件可以得出这个有限元分析的结果,明天去学校试,自己电脑装的盗版都用不了);第二个建议,说实话,简称很多不知道是什么,但是我的理解是说,就是做Transient的分析,然后得到电场分布咯,那么这个应该就跟求mode没有关系了吧,因为通过控制频率于cutoff f 与两倍cutoff F之间,得到的就是单模了。如果存在多模,那么从电场分布图上也是无法识别的。
小弟愚钝,谢您不吝赐教
关于高斯函数的问题,从我所有的软件的初步结果上来看,HFSS符合在任何一个截平面内场强均匀分布的特征;对比之下,CST中的结果,在一个平面内非常不均匀,一个截面内(非传输方向的平面)很明显的存在最大值与最小值,但这却可以用plane wave 的基本特征来解释。总结说来就是HFSS结果符合causian函数和plane wave,CST的结果只能用plane wave勉强解释。一切设置相同,包括材料,边界,频率。
FDTD是时域有限差分法缩写,TDFEM是时域有限元法缩写~
如果你是求本征模(传播常数和/或场分布),频域求解是不需要激励的。这是基本常识,你如果翻阅一下数学物理方程就会理解的~
但如果是时域求解,需要引入激励。为了简化问题(但不影响最后解的精度),激励源的空间分布可以简单化,也就是我上面帖子中说的,在各向异性媒介内的某个横向平面上令电场为均匀分布(各向异性媒介外令电场值等于0)。在数十次迭代之后,时域响应会慢慢趋向真实的场分布,而与激励源的横向分布无关。
HFSS是基于频域方法解本征模,不需要激励源,但需要设置边界条件。
CST是时域方法解本征模,需要加激励源以及设置边界条件。
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如果你是期望获得在一个矩形截面的各向异性媒介的本征模,可以假定各向异性媒介在传播方向为无限长。要不然,你的问题将是解各向异性媒介立方体的谐振模式了。
你需要区别波导模式和谐振模式两个问题~~
我怀疑你在这里有两个概念可能混淆不清:其一,是本征模概念;其二是波导模式和谐振模式~~
恩,谢谢你的帮助,我再看些书,搞清楚这些概念的区别再来请教。
夜深了,我去睡了
万分感谢~
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