关于时间监视器和频域监视器的频率采样问题


#1

如图所示

这两个频谱图分别是通过时间监视器和频域监视器在同一个点,用相同的插值方法得到的。明显发现,频域监视器得到的频谱图多出一个194的频率。这显然很不正常。
后来,发现在默认状态下,两个监视器的采样频率是不一样的,时间监视器和频域监视器的默认值,分别如图所示

我的信号中,实际的信号最高频率可以去到219THz,其中时间监视器的采样频率为2208.81,而频域监视器的采样频率为414.151THz,似乎觉得是这个原因造成频谱图不一致,因为采样定律表明要采样频率要至少两倍于最大信号频率。然后我通过改变频域监视器的min sampling per cycle为10(即与时间监视器的一样)之后,两种监视器的采样频率就一样了,194的频率消失了。

我的问题是,官方文档中,提到这是高级设置选项,涉及到网格算法的问题(我并不是非常懂),并且最优化的min sampling per cycle为2,所以我不确定是不是真的频域监视器的采样频率出现问题,以及我的改动是否正确?

谢谢回答@gsun


#2

你研究的很深入,分析的很到位,的确如此!频域监视器里面根据最高要记录的频率设定为抽样点2,刚好在抽样极限上,也有可能受到Down Sampling的影响了,也就是每隔这么多时间步长才计算一次变换,因此实际的抽样率与理想的和尼奎斯特抽样率不一样。

你说说的是Spatial Interpolation 这部分吧?你可能知道,FDTD算法是将E,H六个分量在空间是分开

而且E和H在时间上也错开半个时间步长,详细原理可以参考FDTD专著或网上的简单教程。
因此,当监视器添加后,它的实际位置可以根据不同需要自行选择:
SPECIFIED POSITION 位置不变但需要作较多的插值才能得到此位置的场,一般适用于Profile监视器
NEAREST MESH CELL 位置稍微移动以减少插值,一般适用于Power监视器
NONE:监视器没有插值,而需要后续处理插值,参见太阳能器件、调制器、探测器以及CMOS例子,里面的吸收分析组队每个分量分别插值。
参见