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微波有源电路的FDTD仿真

胡小娟  
【摘要】: 本论文题目来源于自然科学基金“微波有源集成电路的FDTD模拟与设计”,研究了时域有限差分法对微波有源电路的分析,主要研究了微波电路中各种微波器件进行FDTD仿真时的几种处理方法,并采用这几种方法分析了几个实际的电磁问题。 首先本文回顾了时域有限差分Yee算法,包括时域有限差分的差分方程、稳定性条件、数值色散特性、吸收边界条件,激励源的设置以及散射参数的计算等。 接着研究了如何把微波器件加入微波电路中进行FDTD模拟的几种方法,其中一种方法是把微波器件作为一个二端口元件放置在一个网格的边上直接进行FDTD运算,另外一种方法是在有微波器件的区域使用有效的电流来代替微波器件,或者等效的源,包括等效电流源,等效电压源和等效磁流源。并对各种方法的具体操作步骤作了一般性的概括。 最后,本文通过编程模拟了微波电路中的无源线性器件电阻和非线性器件二极管,含有有源器件Gunn二极管的有源集成微带天线以及介质腔谐振器等具体实例,来验证各种方法的可行性和有效性,计算结果与实验结果吻合。通过实例的验证,演示了各种处理微波器件的方法的具体实现,表明了各种方法的有效性,解决了处理微波有源电路的FDTD模拟时遇到的问题。


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