基于FDTD的微波电路热电建模理论与技术研究

发布时间：2020-11-16 10:48

　　 随着不断增长的集成密度和微波电路的互连复杂性,微波电路的热效应不能再被忽略,特别是当电路在高功率或高温环境中工作的情况下,故有必要对微波电路进行热电耦合分析。许多数值计算方法可用于多物理场的计算,时域有限差分法(FDTD)由于能有效地模拟电磁场以及热场的瞬态响应且允许在结构的几何形状和基底材料中具有很大的灵活性,因而成为热电多物理耦合仿真的理想选择。在目前微波电路的高度集成促进了各种复杂的多尺度和多物理场算法的发展的趋势下,随着微波电路的仿真和数值建模中对计算精度、效率、依赖性和普遍性的需求不断增长,提高计算精度和准确性以进行严格的场模拟和模型设计显得尤为重要。应用数值校准技术可以有效消除数值算法中强加集总电流或电压激励源所引起的端口不连续性等问题,提高对微波电路参数提取的准确度。将开短路校准技术(SOC)与FDTD方法相结合以提取电路参数时,可以大大提高仿真精度并开发正确的电路模型,而且还可以获得较高计算效率。本文基于FDTD算法将热电耦合分析与数值校准技术相结合,提取了在考虑热效应的情况下微波电路的准确传输特性参数,为微波电路多物理分析的准确参数提取做出了一定贡献。本文的工作内容主要包括如下两部分:首先,基于利用FDTD进行全波电磁分析和瞬态热分析的理论基础实现了对微波电路结构热电耦合分析数值模型的建立,给出了合理的数值仿真流程,并将其成功应用于对SIW及HMSIW结构的热电耦合分析。其次,将基于FDTD的SOC校准理论引入到热电耦合数值模型中,给出了利用SOC技术对微波电路热电耦合模型核心电路进行参数的方法,并利用此方法成功提取到SIW及HMSIW结构DUT部分在不同条件下的复传播常数变化规律。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN710
【部分图文】：

Yee网格中电场网格和磁场网格的位置关系示意图

电场分量及磁场分量在标记为(i,j,k)的电场网格单元中的位置示意图

电场相关材料参数(,,)
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本文编号：2886082