喜報(bào)連連，由芯瑞微（以下稱為PhySim）自主研發(fā)的專利《基于FDTD算法對圓柱物體的優(yōu)化模擬方法》正式獲得中國國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利授權(quán)證書。

本次PhySim專利解決的問題主要在于以下三個(gè)方面：

01

網(wǎng)絡(luò)依賴性問題

FDTD方法中，電磁場和介質(zhì)參數(shù)都被離散到網(wǎng)格中然而，使用較小網(wǎng)格會導(dǎo)致計(jì)算資源的需求增加，從而增加計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存消耗。

02

計(jì)算復(fù)雜度問題

FDTD方法需要在整個(gè)計(jì)算區(qū)域內(nèi)進(jìn)行時(shí)間步進(jìn)和空間離散對于大尺寸的圓柱缺陷，可能需要更多的計(jì)算資源，導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜度顯著增加尤其是在三維情況下，計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存需求將急劇增加，使得模擬過程變得非常耗時(shí)。

03

數(shù)值耗散問題

FDTD方法使用中心差分格式來近似微分方程中的空間導(dǎo)數(shù)然而，這種近似會引入數(shù)值耗散，特別是在高頻段對于圓柱缺陷導(dǎo)致的尖銳邊界，數(shù)值耗散可能導(dǎo)致邊界處的誤差和波動。

04

邊界條件的選擇問題

在FDTD方法中，為了模擬無限大計(jì)算區(qū)域，需要應(yīng)用吸收邊界條件然而，吸收邊界條件往往會引入一定的數(shù)值誤差，并且對于圓柱缺陷問題，當(dāng)缺陷邊界接近計(jì)算區(qū)域邊界時(shí)，吸收邊界條件可能無法有效處理此外，F(xiàn)DTD的網(wǎng)格通常是矩形或立方體的，對于圓柱體這種復(fù)雜的幾何形狀，網(wǎng)格無法完全貼合模型的邊緣，從而導(dǎo)致在網(wǎng)格邊緣處難以準(zhǔn)確描述材料的分布和邊界。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于FDTD算法對圓柱體模擬的精度優(yōu)化方法的有益效果在于：通過使用正棱柱代替圓柱體進(jìn)行模擬，并在模擬后進(jìn)行修正從而等效出圓柱體近似材料模型分布的方法可以在提高運(yùn)算效率的同時(shí)提高仿真結(jié)果的精度，獲得更可靠的數(shù)據(jù)，提高模擬的可靠性。

在工程領(lǐng)域，準(zhǔn)確的電磁場模擬有助于改進(jìn)和優(yōu)化電磁設(shè)備、天線、電路板等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，從而減少原型制作和測試的成本，加快產(chǎn)品開發(fā)周期。

在科學(xué)研究中，精確的電磁場模擬也可以幫助研究人員更好地理解電磁現(xiàn)象，如電磁波的傳播、散射和吸收，從而幫助解決電磁場相關(guān)問題。

總之，本發(fā)明在電磁散射分析、缺陷檢測和成像、材料特性研究、天線設(shè)計(jì)和優(yōu)化、電磁兼容性研究等領(lǐng)域具有實(shí)際應(yīng)用意義。