在时域有限差分法中微波传输带弯曲的调和特性.doc

在时域有限差分法中微波传输带弯曲的调和特性 一、导言 集成密度和数字积分电路需要一个关于微波传输带互联线的严格的传播分析。这个分析必须给出线性传输信号的衰退，例如由于结构分散或者趋近其他的线性数【1】。同样的，在微波积分电路中，在较大或者更大的选择频率上，严格的微波传输带模型必须是复杂的。 为了解决这一问题，在最近几年中提出了很多的数值分辨率方法，尤其是瞬态方法。对于数字电路，一个时域内的微波带状线分析允许直接存取携带信号【2】，【3】。另一方面，对于微波电路概念，需要了解结构的频域特性。所以，傅里叶变换遵循时序分析【4】，【5】。 带着精确的研究微波传输带的目的，我们选定一种有限差分瞬时变换方法来适应一种不连续的特性（直角弯）【6】。一方面，依据频率的散射参数的演化，与间断面（不连续性）相关。另一方面，对总辐射有影响的表面波（在电介质中）和空间波（在空间的）是从结构电流的傅里叶变换推导来的。所以，在一个大的频率范围内，在每一个微波传输带结构上，都是可以建立起电力电量平衡的。 这篇文章包括以下几个部分： 第一部分简单介绍有限差分方法，和它在微带线弯曲特性表征中的应用。 第二部分介绍运用分层介质理论，计算微波传输带结构辐射功率的方法。 第三部分，我们比较理论和实验结果。实验结果通过Wiltron 360网络分析仪来得出。然后，我们也研究了45°切角后的影响。 二、用基于时域有限差分法的一种时间频率方法来表征微带结构特性的方法 对微波传输线的暂态仿真计算是基于FDTD方法的。这种方法在【7】中有描述。 它存在于在时域内，直接对连续属性离散化的麦克斯韦方程求旋度： 为了分析一个开环结构，我们既要把结构，也要把边界空间划分成网状结构。为了在一个有限计算域模拟一个无限空间，我们把周围的计算量列一个“清单”【8】： 对微波传输带机构的分析需要定义两种媒质（如图1所示）（Fig.1）【8】： 具有相对介电常数的媒质（基质） 代表围绕该结构的自由空间的媒质 金属条和大地被认为是理想的导体和无限细的，由设置电场趋于零处的切线分量决定。 线反馈的模拟是采用一个由位于电场带和地平面之间的垂直电场组成（激发层）。时间高斯励磁允许在一个大的频带上有一个谐波表征。FDTD算法在总计算量和每一步暂态抽样都可以得出E和H。在线上的暂态电流的演化是由环绕着导体带的H场域环量演化来的。 遵循这个瞬态分析的谐波不连续特性被分成以下两个阶段： 散射参数计算：如图2（Fig2）所示，选择P1、P2为两个参考层。散射参数从入射处推导而来，通过不连续量（P1处的）的和传输电流（P2处的）反映出来，如下所示： 辐射功率的选择---功率平衡：在两个参考层间通过辐射损失的功率可以计算出来。比较P1的入射功率，P1的反射功率，P2的传输功率和辐射不连续功率量，是可以建立起一个功率平衡的。 辐射功率的计算原理在下一章来介绍。 三、微带线的辐射功率---功率平衡 FDTD算法在每一个金属条点提供Ix（和Iy）方向的电流。一个电偶极子（赫兹偶极子）is associated at each component Ix, with moment Ix,Ax (and Z, Az) located at the air-dielectric interface. 第一个计算阶段给出由在每一个空间点单个电偶极子辐射出的E和H场的表示式。由这个偶极子辐射出的场用散度表示式为【9】： 其中： 梯度路径法的应用可以得到远场组件【10】。远场是由以下两组的叠加组成的【11】： 第一组是与辐射在空中的球形辐射波相关的，其幅度随1/r递减。如图3：（Fig.3） 第二组是与柱面波相关的，它来源于赫兹潜力的奇点。它的幅度以1/