毫米波微带环行器的严格分析

摘要

本文采用了一种基于 Helmholtz 方程弱形式的有限元，结合模式展开方法，对毫米波屏蔽微带环行器进行了分析。这种方法采用模式展开而不是PML，截断 FEM 计算域，来解决边值问题。 微带环行器 S 参数的计算分成两步完成。首先，单独考虑一个微带截面，采用二维FEM 方法求解一个本征值问题，得到截面上各种模式的电场分布及其传播常数。第二步，将微带Y结离散用有限元法处理，连接 Y 结的三条屏蔽微带线用模式展开法处理；然后利用上步得到的屏蔽微带线的各种模式的场分布及传播常数，在 Y 结微带环行器的三个端口将有限元区与模式展开区进行匹配，建立起一个线性稀疏矩阵。对于这样的一个稀疏矩阵，采用了 SSOR-BCG 算法(超松弛．双共轭梯度法)，计算得其 S 参数。 在文章中分析了两种结构的屏蔽 Y 结微带环行器，分别考虑了铁氧体的电损耗、磁损耗，介质基片的电损耗等情况。另外，在计算结果中同样显示出了在实验中观察到的n=2 阶的切比雪夫响应特性。 本文利用全波分析方法，不仅得到了表征环行器外部特性的 S 参数等指标，还计算出表征内部特性的铁氧体片内部场图，验证了 Bosma[1] 的假设，对于理解环行机理将有很大的帮助。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1 Y结微带环行器的发展概况

1.2本课题方案的提出

1.2.1平面环行器理论研究的回顾

1.3本论文的主要工作

第二章铁氧体旋磁性及表示方法

2.1磁导率张量

2.2有耗旋磁铁氧体特性

第三章Y结环行器的网络理论

3.1环行器散射矩阵描述

3.2散射矩阵的的么正性

第四章基于Helmholtz方程弱形式的有限元方法

4.1有限元法的介绍

4.2矢量有限元及其矢量基函数

4.3 Helmholtz弱形式

4.4有限元方法求解无界场问题

第五章屏蔽微带基于Helmholtz方程弱形式的二维有限元分析

5.1无耗媒质

5.1.1有限元公式推导

5.1.2数值结果

5.2媒质有耗并考虑微带线金属厚度

5.2.1有限元公式推导

5.2.2数值结果

第六章微带环行器基于Helmholtz弱形式的三维有限元分析

6.1实验仿真模型的建模与数值仿真

6.1.1基于Helmholtz弱形式的有限元公式

6.1.2 Helmholtz弱形式公式离散过程

6.1.3数值计算结果

6.2实物模型的建立与数值仿真

6.3考虑铁氧体、介质基片介质有耗情况的仿真结果

6.4铁氧体片内部场图分析

结束语

致 谢

参考文献

在校期间发表的论文