FDTD和FEM算法到底有什么優(yōu)缺點

　　計算電磁學(xué)從大的方向可以分為兩大類：全波仿真算法，高頻算法。全波仿真是一種精確算法，但是非常消耗計算資源。一種簡單的估算方法是：通常我們對物體要進(jìn)行剖分，剖分至少要達(dá)到 0.1個波長。那么也就是說，如果這個物體的電尺寸為10個波長，則有100*100*100=一百萬個網(wǎng)格。每一個網(wǎng)格你還要存儲大量的電磁參數(shù)，一般都是單精度浮點型。所以很容易就需要上百兆的內(nèi)存。如果電尺寸有20個波長，那就需要上G的內(nèi)存。如果物體的幾何特征比較不正常，有很多的細(xì)微結(jié)構(gòu)，則需要更密集的剖分，這樣很容易就超過了普通計算機(jī)的計算能力。例如，1GHZ的波長是0.3米，GSM的頻率大概位置，這樣也就能對一兩米的物體進(jìn)行仿真。如果是3G通信，頻率大概是2GHz， 我們也就只能計算不超過一米的物體，而且不能有奇形怪狀的結(jié)構(gòu)。高頻算法就是為了解決這一問題而生的。對于軍用系統(tǒng)，我們需要對飛機(jī)，艦船的電磁性能進(jìn)行分析，按照前面的討論，全波仿真顯然不行。這樣高頻算法采用了很多近似，例如物理光學(xué)，幾何射線法等等，進(jìn)行近似計算。 FDTD（時域有限差分）、FEM（有限元）、MOM（矩量法）、FIT（有限體積分）都是屬于全波仿真算法。其中，F(xiàn)DTD，F(xiàn)IT屬于時域算法，代表軟件EMPro和CST；FEM，MOM屬于頻域算法，代表軟件ADS、EMPro和HFSS。 時域算法適合寬帶信號分析，以為只要仿真一個脈沖輸入，就可以得到很寬的帶寬信息。而頻域算法一次只能計算一個頻點，適合窄帶信號。