FDTD在微带电路中的应用研究

摘要

研究了时域有限差分法(]FDTD)在微带电路中的应用。主要分析了微带线对信号传输的影响；简单讨论了两种处理含集总元件微带电路的FDTD方法，同时采用这些方法分析了几个实际的微带电路。 首先回顾了时域有限差分方法的基本原理，包括时域有限差分法的差分方程、稳定性条件、数值色散特性、吸收边界条件以及三维空间中入射波的引入方法。 其次，提出了失真系数这一新概念，并以此来衡量微带线对信号传输的影响。同时分析了三种微带线：均匀微带线、阶梯微带线和拐角微带线。 最后，对于含集总元件的微带电路，给出了两种行之有效的FDTD仿真方法。第一种是扩展的FDTD方法，包括等效电流源法和等效电压源法。在此基础上讨论了各种不同尺寸元件的等效方法。第二种是FDTD结合SPICE软件共同模拟微带电路的方法。应用FDTD-SPICE方法分析了PCB板上微带电路对高速信号传输的影响，并对电路作了简要的分析和讨论。通过不同实例的计算验证了各种算法的有效性，其结果也为工程设计提供了参考。

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第一章绪论

1.1时域有限差分法(FDTD)的发展

1.2微带电路的FDTD分析背景

1.3本文的主要工作及章节安排

第二章时域有限差分法

2.1 FDTD的基本原理

2.2 FDTD的数值稳定条件

2.3 FDTD的数值色散特性

2.4吸收边界条件

2.4.1 Mur吸收边界

2.4.2 Berenger完全匹配层(PML)

2.4.3各向异性介质完全匹配层

第三章FDTD对微带线的分析

3.1激励源技术

3.1.1常用的激励源

3.1.2激励源的设置

3.2失真系数F

3.3微带线计算实例

3.3.1均匀微带线

3.3.2阶梯微带线

3.3.3拐角微带线

第四章FDTD对端接负载的计算

4.1基于等效电流源的扩展FDTD算法

4.1.1单网格结构的扩展FDTD算法

4.1.2多网格结构的扩展FDTD算法

4.2基于等效电压源的扩展FDTD算法

4.3端接负载计算实例

第五章FDTD对微带混合电路的计算

5.1 FDTD-SPICE方法简介

5.2电流源近似(诺顿定理等效)

5.3电压源近似(戴维南定理等效)

5.4计算实例

结束语

致谢

参考文献

研究成果