波概念迭代法在微波平面电路中的应用研究

【摘要】：随着微波电路的快速发展,用于电磁场分析的数值方法也随之不断发展。但是大多数传统方法都有着大内存的需求和长时间的计算,像目前很常用的矩量法,有限元法和有限差分法等。本文引入一种基于空域结合、谱域变换的波概念迭代方法(WCIP)。该方法对平面电路的不连续性表面剖分网格,在此表面上建立波源和反射波之间的迭代关系,采用傅立叶模式变换,避免了基函数的选取和大矩阵的逆转换,节省了内存,可以有效提高计算速度。本文主要工作如下: 首先,本文阐述了波概念迭代法的原理。推导了空域散射算子的表达形式;引入了多端口网络中WCIP的建立方法;描述了具有周期结构的频率选择表面的波概念迭代法分析原理;通过与传统数值计算方法在计算复杂度方面的对比,证明了该方法的优势所在。 其次,本文运用WCIP对几种微波平面电路展开分析,验证了该方法分析微波平面电路的准确性和高效性,并扩展了该方法的应用范围。第一,对微带贴片天线进行分析,仿真了的贴片所在表面的电场分布,求解了微带贴片天线的回波损耗、电压驻波比等参数。接着分析了H型贴片天线以及缝隙加载H型双频天线,得到了满意的效果。第二,对微带滤波器进行分析,计算了开环耦合微带带通滤波器的S参数。第三,将WCIP应用于频率选择表面的研究,通过计算一个谐振单元的特性,结合周期结构固有的规律,达到分析频率选择表面整个电路特性的目的,简化了分析过程,提升了计算效率;并通过改变相关参数,得到了频率选择表面传输系数随参数变化时的频率响应变化规律。