微波电路的时域谱元法仿真分析

发布时间：2017-07-03 23:08

  本文关键词：微波电路的时域谱元法仿真分析

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【摘要】：本论文重点研究微波电路的时域谱元法快速仿真及其相关数值处理技术。首先,针对微波元器件各端口分布情况较为复杂的事实,研究共形PML并加ABC吸收条件作为边界截断,以满足在空间任意方向分布的输出端口处均无反射电磁波。其次,针对使用Newmark-β差分格式后的电场弱解方程,给出了一种显式的求解方案,并研究使用该方案的时域谱元法的时间稳定性。第三,针对有源微波电路的时域仿真,研究能够正确反映集总元件与微波传输线网络相互耦合作用的场-电路耦合算法及其在时域谱元法中的实现,同时,利用线性集总元件作为匹配负载,实现了可以取代PML作用的有效边界截断。在此基础上,研究了含PIN管的有源非线性微波电路的时域谱元法仿真,其中,PIN管采用集总电荷模型。研究了使用该数值模型实现场-电路耦合算法的基本原理,并且讨论了含直流偏置电流情况下时域谱元法仿真的处理方法。另外,还研究了含场效应管的有源非线性微波电路的时域谱元法仿真,其中,场效应管采用的是等效电路模型。研究了使用该模型实现场-电路耦合算法的基本原理,并且讨论了含直流偏置电压情况下时域谱元法仿真的处理方法。最后,研究了具有磁各向异性的铁氧体元器件的时域谱元法仿真,利用卷积公式,推导出含磁偏置时铁氧体元器件中电场的弱解形式,研究表明该弱解形式继承了时域谱元法的显式求解特性。
【关键词】：有源微波电路 时域谱元法 PIN管 场效应管 铁氧体元件
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN61
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 研究背景及意义7
• 1.2 国内外研究现状7-9
• 1.3 本文的主要工作内容9-11
• 2 微波电路的时域谱元法分析概论11-42
• 2.1 基于电场亥姆赫兹方程的时域谱元法11-25
• 2.1.1 时域谱元法的基本理论11-14
• 2.1.2 共形PML与ABC吸收边界的设置14-18
• 2.1.3 数值算例18-25
• 2.2 时域谱元法的时间稳定性分析25-33
• 2.2.1 基本时间稳定性的分析25-27
• 2.2.2 使用Newmark-β差分格式后的显式求解方案27-30
• 2.2.3 数值算例30-33
• 2.3 含集总元件的微波电路时域谱元法仿真33-40
• 2.3.1 时域谱元法中的场-电路耦合算法33-35
• 2.3.2 利用集总元件的匹配负载吸收边界35-37
• 2.3.3 数值算例37-40
• 2.4 本章小结40-42
• 3 有源微波电路的时域谱元法仿真42-53
• 3.1 含电流偏置的PIN管微波电路42-47
• 3.1.1 含PIN管的场-电路耦合算法42-45
• 3.1.2 数值算例45-47
• 3.2 含电压偏置的场效应管微波电路47-52
• 3.2.1 含场效应管的场-电路耦合算法47-49
• 3.2.2 数值算例49-52
• 3.3 本章小结52-53
• 4 铁氧体微波电路的时域谱元法仿真53-61
• 4.1 磁各向异性铁氧体材料的时域处理53-56
• 4.2 铁氧体元件数值仿真算例56-60
• 4.3 本章小结60-61
• 5 总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 后续工作及展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67

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本文编号：515504