一种fdtd仿真提取波导s参数的方法及应用

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1、四川大学硕士学位论文一种FDTD仿真提取波导S参数的方法及应用姓名：韩军申请学位级别：硕士专业：无线电物理指导教师：刘长军20050501中文摘要一种FDTD仿真提取波导S参数的方法及应用无线电物理专业研究生韩军指导老师刘长军摘要：时域有限差分(FimteDiffereneeTimeDomainMethod，FDTD)是一种广泛应用与电磁场仿真计算的数值方法。经过三十多年的发展已经成为一种成熟的数值方法，应用范围越来越广。目前，该方法在天线、微波器件、散射、电子封装等方面有着卓有成效的应用。有许多FDTD相关的论文和研究成果相继发表。由于使用F

2、DTD分析具体问题时建立模型和编写程序复杂，许多公司已经开发出了基于FDTD方法的电磁场数值仿真软件。这些软件在界面、模型建立和参数定义等方面操作简单。本论文结合电磁场的基本理论和一款基于FDTD的电磁场仿真软件，针对软件在计算矩形波导S参数时提供的数据与实际工程需要之间的差异，提出了一种基于坡印亭矢量，结合该软件输出的稳态场数据，通过计算坡印廷矢量和截面功率流提取波导的S参数。通过比较不同计算时间步、空间步长、负载、吸收边界等对本提取方法的影响，验证了基于坡印廷矢量计算波导S参数的方法，并对一个实例进行了数值计算。计算结果与其他软件的结果有着

3、吻合比较好。本方法可用于圆波导、同轴线等类似结构中截面S参数的提取。本文利用了该方法，对一种以水为吸收介质的衰减器、波导和三销钉调配器进行了仿真设计。其中三销钉调配器在仰韶一I微波化学实验系统中得到了应用，结果比较理想。总体来说，从本文从事的工作看，基于坡印亭矢量和时域有限差分法计算波导截面s参数的方法具有可行性。针对BJ一22波导的计算结果与其他频域软件的结果比较接近。下一步要做的工作是对水负载的计算结果进行实验的验证，并对设计的BJ一9实验系统进行改进。关键词：时域有限差分(FDTD)波导坡印廷矢量微波化学英文摘要AMethodtoAchi

4、eveS—parametersofWaveguidefromFDTDSimulationandItsApplicationsMajor：RadioPhysicsGraduatestudent：HanJtmAdvisor：LiuChangjunAbstract：Finite—DifferenceTime-DomainMethod(FDTD)isawidelyusednumericalmethodforelectromagneticsimulation．Inthepastthreedecades，therearemoreandmoreapplica

5、tionsofthatmethod．Nowthemethodcallbeappliedtoantennadesign，microwavecircuitsimulationelectromagneticscattering，andSOon．WhenapplyingFDTDtoanalyzeapracticalproblem，theprogrammingisSOcomplicatedthatitisdifficulttoperform．Thus，manysoftwarecompanieshavedevelopedsomeelectromagneti

6、csimulations01．care．Withthoses01．are，itiseasytobuildthegeometricmodelandassignsimulationparameters．ThispapercombinesthebasictheoryofelectromagneticandanelectromagneticsimulationsoRwarebasedonFinite-DifferenceTime-Domain(FDTD)method．ThesoftwareonlyprovidesS-parametersatthefee

7、dpoints，notonthecrosssections．Thiscannotsarisfythepracticalrequirements．AmethodofcomputingPoyntingvectorfromthesteady-statedatasavedbythesoftwaretoobtainS-parametersispresentedinthispaper．Meanwhile，numericalerrorsareanalyzedwithdifferentsimulationconditionssuchastimesteps，鲥d

8、sizes，loadsandabsorbingboundaryconditions．Itshowsthatthemethodisvalidandpra