《微波工程中的協同計算技術研究》是依託四川大學，由陳星擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：微波工程中的協同計算技術研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：陳星
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在前期研究基礎上，克服目前微波工程中鬆散和單層次協同計算的局限，發展緊耦合和多層次協同計算技術。深入地研究協同計算關鍵技術，包括：融合多種算法方程以構建協同計算方程組（即緊耦合協同計算）、數值求解和並行計算等。研究並通過元件、電路和系統三級層次協同計算，實現對兩類典型微波系統（天線和電路混合系統、包含非線性半導體元件的腔體系統）的計算和分析。利用電磁場、半導體物理和熱力學的多物理場協同計算獲取非線性半導體元件微波效應；採用多物理場和基於等效模型電路仿真的協同將計算從元件擴展到電路；電磁場仿真天線和腔體系統，並與電路效應計算相協同實現對微波系統的計算和分析。針對並行計算機採用多核CPU的現狀，研究多核和多節點混合併行計算技術，大幅提高協同計算效率。開展驗證性實驗以檢驗協同計算的正確性。本項目研究將推動協同計算技術發展，為微波工程中大量單一算法不能或難以完成的計算難題提供有效的計算和分析手段。
結題摘要
本項目針對微波系統電磁效應的多物理協同計算開展研究工作，按計畫完成了全部研究內容。在前期對元器件和電路兩級層次多物理場協同計算研究基礎上，研究並發展了系統級多物理場協同算法。完成的研究內容和取得的研究成果主要包括： 對前期提出的半導體器件和電路微波效應協同算法進行了全面梳理，最佳化了計算公式和改進了計算流程，多物理場協同計算的效率和準確性得以提高，並增加了對半導體器件雪崩擊穿等效應現象的計算和分析能力；開展針對由電路和電磁環境（包含空間電磁能量輻射和傳播、金屬或介質封裝、線纜和孔縫等電磁能量通道等）組成電磁系統的多物理場協同計算研究，推導了完整的系統級多物理場協同算法公式，從而將多物理場計算從元器件、電路層次發展到電磁系統層次；對系統級多物理場協同計算關鍵技術：等效源及其載入技術進行了深入研究，推導了基於等效電流源、等效電壓源，以及線、面、體三種結構模型載入技術的多物理場協同算法公式，通過典型算例分析了它們對多物理場協同計算準確性的影響；開展並完成多節點和多核混合併行計算的關鍵技術研究，包括構建集群並行計算機系統和基於Winsock的多節點和多核混合併行計算技術，大幅度提升了多物理場協同計算效率；項目針對兩類典型微波系統（天線和電路混合系統、包含非線性半導體元件的腔體系統）開展了微波效應多物理場協同計算和驗證性實驗，完成的計算和實驗包括：集總匹配電路載入微帶雙頻耦極子天線、半封閉腔體中微帶限幅器電路的空間電磁波輻射效應、兼具空間濾波和限幅特性的非線性頻率選擇表面等，通過計算和實驗結果的對比和分析，充分檢驗了本項目所發展的多物理場協同計算的正確性。 本項目在Applied Physics Letters、IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques等國際和國內學術刊物上發表學術論文12篇，SCI收錄7篇，EI收錄3篇。培養了12名博士和碩士高端人才。本項目完成了預定研究任務，推動了多物理場協同計算技術的發展，並為研究高功率微波作用下半導體器件和電路效應提供了有效和準確的分析和計算手段。
