基于扩展时域有限差分方法的混合电路特性分析

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随着电子工艺技术的高速发展,如今的电子元件的外形尺寸越做越小,远比通过它的电磁波信号的波长小得多,可视为零维单元,而当信号频率越来越高,元件之间的电磁耦合和电路中的电磁辐射就越来越强,电磁的影响已经无法忽略,场分析方法是解决这一问题的有效手段,在众多计算电磁方法中,时域有限差分方法(简称FDTD方法)以其能直接时域计算以及全波模拟等独特优势受到广大学者的推崇。本文主要运用FDTD方法配以各向异性完全匹配层(UPML)边界条件对微带传输线和集总元件共同组成的混合电路进行分析。文中首先介绍了FDTD方法的背景特点以及其在微波电路上的应用,接着回顾了FDTD方法的基本理论,并介绍了有关的吸收边界、总场-散射场分量等重要技术。接着提出了集总元件的FDTD建模方法,并推导了基于D-H关系的FDTD计算迭代公式,对简单的线性集总元件和非线性二极管进行了模拟。最后对三个混合电路实例的进行模拟,获得了电路模型在不同时刻的电场分布图,对研究电磁兼容等问题提供了重要的依据,模拟所得的电压波形、S参数等也与软件模拟结果高度吻合,证明了此方法的有效可行。
摘要第3-4页
Abstract第4页
目录第5-7页
第一章 绪论第7-11页
    1.1 FDTD方法的发展历程第7-8页
    1.2 FDTD方法的特点及应用第8-9页
    1.3 微波混合电路的FDTD研究背景第9-10页
    1.4 本文的内容安排及主要工作第10-11页
第二章 FDTD方法基本知识第11-27页
    2.1 麦克斯韦方程组和其FDTD计算公式第11-17页
    2.2 数值稳定及色散性分析第17-18页
        2.2.1 数值稳定性第17页
        2.2.2 数值色散性第17-18页
    2.3 吸收边界条件第18-21页
    2.4 激励源第21-27页
        2.4.1 常用激励源第21-23页
        2.4.2 激励源的设置第23页
        2.4.3 总场-散射场分离技术第23-27页
第三章 包含集总元件的扩展FDTD方法第27-38页
    3.1 引言第27页
    3.2 集总元件的FDTD模拟方法第27-38页
        3.2.1 常用集总元件第29-34页
            3.2.1.1 电阻第29页
            3.2.1.2 电阻性电压(流)源第29-30页
            3.2.1.3 电容第30-31页
            3.2.1.4 电感第31页
            3.2.1.5 计算结果第31-34页
        3.2.2 二极管第34-38页
第四章 微波电路的模拟第38-50页
    4.1 微带滤波器第38-42页
        4.1.1 电路模型第38-40页
        4.1.2 计算结果第40-42页
    4.2 半波整流器第42-45页
        4.2.1 电路结构第42-43页
        4.2.2 计算结果第43-45页
    4.3 单管混频器第45-50页
        4.3.1 电路结构第45-46页
        4.3.2 计算结果第46-50页
第五章 总结与展望第50-52页
    5.1 本文研究总结第50页
    5.2 展望和建议第50-52页
参考文献第52-57页
致谢第57-58页
攻读硕士学位期间发表的论文第58页
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