基于时域有限差分法的微带结构串扰研究

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1、王化宇，张兴周(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨150001)摘要:采用时域有限差分法(FDTD)对微带天线与微带线之间的互耦系数进行计算．激励源采用在激励空间提取入射波，再加入到计算空间中的方法引入．提取出入射波和反射波之后进行快速傅里叶变换，再利用N端口网络的知识计算出S参数，计算结果表明使用时域有限差分法的结果和基于有限元(FEM)方法的商业软件HFSS的计算结果基本一致．关键词:时域有限差分法;微带天线;微带线;串扰中图分类号:TN822文献标识码:A文章编号:1672－0946(2011)02－0219－04Studyoncouplingbe

2、tweenmicrostripandpatchantennainFDTDmethodWANGHua-yu，ZHANGXing-zhou(SchoolofInformationandCommunicationsEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract:WiththeincreasingoffrequencyfromthesignalsontheRFPCB，itbeingwide-spreadthatpatchantennaandmicrostripexistonablo

3、ckofRFPCB，crosstalkofsignalontheRFPCBisserious．ItcanreducetheinterferenceontheRFPCBifthecrosstalkisex-actlyevaluatedandcalculated．Andthestabilityofthesystemwouldbeimproved．Thispa-perusedthefinite-differencetime-domainmethodtocalculatethecrosstalkbetweenpatchantennaandmicrostrip．Thes

4、ourcewassetbytrainedinincentivespaceandsetinspaceofcalculation．Theincidentwaveandreflectionarestored，andtransformedbyFFT．TheSpa-rameterwascalculated．TheresultsofsimulationwereinaccordancewiththeresultsofHF-SS．Keywords:finitedifferencetimedomain;patchantenna;microstrip;coupling随着现代高速

5、数字通信系统的迅猛发展，在射频电路板上信号的频率越来越高，电路板上面器件的互扰变的尤为突出，能否有效抑制射频电路板上普遍存在的串扰已经成为系统设计的功能能否实现的关键影响因素．随着射频电路板上传输信号的频率越来越高，以及微带天线与其他的微带传输线结构并存在一块射频电路板上的现象越来越普遍，造成射频电路板上面的信号串扰问题越来越明显．对射频电路板上面信号的互耦进行正确的评估和而提高整个系统的稳定性．近年来利用时域有限差分法对微带传输线之间的串扰［1］，以及微带天线与微带天线之间的串扰研究取得了一些成果［2］．在射频电路板上面还经常存在着微带传输线与微带天线并存的

6、情况．微带天线与微带线之间的耦合被称为辐射耦合，如果不进行有效抑制势必影响系统正常运行．本文采用时域有限差分法(FDTD)对微带天线与微带线之间的耦合进行了计算，激励源采用先在激励空间提必增大计算空间以避免出现“二次反射”．法就能在多付出一点入射波训练计算时间的基础上解决这些难题．由于这种激励方式不存在“二次反射”，不必人为增大计算空间避免“二次反射”．所以大多数情况下第3种激励方式在总的计算时间上也有一定优势．这种方法第1步是提取入射波，如图1所示．在激励空间的这个面提取出入射波．并把入射波加入到计算空间中去．天线模型的建立使用时域有限差分法分析微带结构，由

7、于需要解的方程是电磁场理论中最原始和基础的麦克斯韦方程，所以一些基本的电磁场的特征比如寄生影响、边缘场都能准确计算出来．所以这种算法的结果比较符合客观现实．由于计算空间不可能模仿现实中的无限大空间，所以必须为计算空间加入吸收边界，目前FDTD比较常用的吸收边界是Mur、完全匹配层(PML)等．本文采用完全匹配层(PML)作为吸收边界．在建模中微带线的馈电是计算难点之一，为微带线设置激励的方法现在主要有3种．第1种是在吸收边界上以电壁的形式设置强迫激励源，第2种是在吸收边界以磁壁的形式在边界上设置激励源，第3种方法［4－6］是先在激励空间训练好入射波，把训练好的

8、入射波提取出来之后，在计算空间除吸收边