Yee单元 — CAE术语解说

对的。这是1966年由Kane Yee提出的，是FDTD（时间域差分法）格子的基本单元。Yee单元的特点是电场E和H的位置在空间上相互错开放置。电场的各个分量置于单元边的中点，磁场的各个分量置于单元面的中央。

这正是Yee的天才构想。Maxwell方程的形式为rotE = -∂B/∂t和rotH = ∂D/∂t，E和H都可以通过彼此的旋度求得。如果将E和H在空间和时间上都错开半步放置，那么"旋度"运算就能自然地用差分表示，并且能严格满足能量守恒。

FDTD法是在时间域直接计算电磁波的传播和散射。它用于天线辐射方向图、雷达散射截面积（RCS）计算、集成电路内信号完整性分析等。与频域FEM不同，FDTD擅长于分析阻抗、稳态解，而FDTD能在一次计算中处理脉冲响应和宽带过渡现象。

一般以波长的1/10到1/20为目标。如果相对于电磁波波长格子不够细，数值色散误差会导致传播速度不准确。对于GHz频段的分析，一个单元大约为数毫米。另外，稳定条件（Courant条件）会限制时间步长与格子大小的关系，所以精细分析会大幅增加计算成本。

正因为Yee单元设计得很巧妙，FDTD才能进行长时间的稳定计算而不发散。电磁场模拟领域之所以这么广泛采用FDTD，就是得益于这种简洁而高效的格子设计。CST和XFDTD等商用工具都以Yee单元为基础。