[FDTD]汽车天线并行Matlab模拟算法研究与实现

摘  要：针对Matlab软件的网络通信局限，提出一种新的基于磁盘－内存互逆映射的解决方法，该方法在简化并行FDTD算法实现的同时，显著提高了算法执行性能。作为算法实现的应用，对一种常见的车载隐藏式印刷天线进行了数值仿真研究，其结果证明了方法的可行性与精确性。 *{WhUHZF  
关键词：并行FDTD算法，磁盘－内存互逆映射，汽车天线，数字音频广播 xb{G:v  
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引言 ;IyA"C(i  
作为一种强有力的工程仿真工具，Matlab在电磁辐射的FDTD(时域有限差分法)模拟中得到了广泛应用[1][2]。由于Matlab具有强大的数值计算与图形处理能力，可以很好的简化FDTD算法的编程实现，使研究者将重点放在模拟算法本身上，而不必在编程细节上花费过多时间。因此，对于工程天线数值研究的一些原型问题，Matlab是算法实现的一种很好选择。 wNc.z*+O"H  
Matlab软件本身不具备网络通信的功能，限制了其在并行与协同仿真计算中的应用，但数值模拟问题规模的不断扩大，使单机的内存容量与计算能力都难以承担。对此，文献[3][4]通过开发Matlab环境下的网络通信工具箱来扩展并行功能，而Matlab软件本身也从7.0版本后增加了分布式计算工具箱[5]，对并行计算提供一定的支持。但是，这些工具箱存在种种使用上的限制，对FDTD模拟缺乏通用性，计算性能也难以令人满意。本文针对电磁波并行FDTD模拟的实际，利用操作系统提供的内存－网络－硬盘三者之间的映射与重定向功能，通过统一简洁的Matlab文件I/O方式来实现并行协同计算。并以此为工具，对一种常见的车用隐藏式印刷天线进行了FDTD模拟研究。 E$O-\)wY0  
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结论 k7, 
 
电磁仿真规模的不断扩大，使并行－协同计算成为解决问题的一种有效方法。针对Matlab软件在并行FDTD计算中的网络通信局限，本文提出了一种新的思路：基于文件I/O，借助操作系统的映射与FSD重定向功能，完成并行计算子域间的数据通信。由于不需要在算法中进行显式的通信操作，实现了Matlab代码与通信函数的分离，因此将极大的简化并行FDTD算法实现的复杂度。同时，磁盘－内存互逆映射有效避免了计算时的数据格式转换，并进一步实现了子域间通信的直接内存读写，这些都大幅度地提高了Matlab并行算法的性能。 }fC=  
作为算法实现的应用，我们对一种常见的车载折线天线在FM与DAB频段的电磁特性进行了数值仿真研究，模拟实例与算法执行效率对比，其结果证明了方法的有效性。随着DAB数字广播在汽车通讯系统中的逐渐普及，本文所用方法在分析和设计汽车FM与DAB双频天线时也将具有相当的参考价值。 k-it#'ll{x  
参考文献 u%m,yPU~B  
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