Метод FDTD для моделирования нелинейных насыщенных ферритов: применение к анализу процесса формирования колебаний в коаксиальной линии c ферритом

Abstract

В последнее время выросло внимание к высоковольтным импульсным устройствам, использующим нелинейные свойства феррита. Для анализа подобного рода объектов разработана методика двумерного численного моделирования методом FDTD насыщенного феррита для нелинейного случая. Уравнение Ландау–Лифшица, описывающее динамику феррита, решалось методом Рунге–Кутты, а неизвестные компоненты электромагнитных полей вычислялись с использованием линейной интерполяции. Данная методика применена для моделирования процесса формирования колебаний в коаксиальной линии, частично заполненной ферритом, который намагничен продольным магнитным полем. Результаты расчета согласуются с данными эксперимента.

Останнім часом зросла увага до високовольтних імпульсних пристроїв, які використовують нелінійні властивості фериту. Для аналізу подібного роду об’єктів розроблено методику двовимірного числового моделювання методом FDTD насиченого фериту для нелінійного випадку. Рівняння Ландау–Ліфшица, що описує динаміку фериту, розв’язувалось методом Рунге–Кутти, а невідомі компоненти електромагнітних полів обчислювались із застосуванням лінійної інтерполяції. Ця методика використана для моделювання процесу формування коливань у коаксіальній лінії, частково заповненій феритом, котрий намагнічений повздовжнім магнітним полем. Результати розрахунку узгоджуються з даними експерименту.

In recent years, the high-voltage pulse devices using nonlinear properties of ferrite have received more attention. For the analysis of this kind of objects, the 2D numerical modeling technology of nonlinear saturated ferrites by FDTD method has been developed. Landau–Lifshitz equation, which describes ferrite dynamics, is solved by Runge–Kutte method and unknown components of electromagnetic fields are calculated by using linear interpolation. This method has been used to analyze oscillation forming in coaxial line partially filled with ferrite magnetized by external magnetic field. The numerical results are in agreement with the experimental data