波导网络FDTD模拟中的高效波源.pdf

由 一1 0 2 0 3 0 4 0 一S 0 r 一 一 7 r弋 V 1 522 53 国3 波导内不连续结构与s T 面的距离缩至l 一2 个网格 从而太大减少计算鼙 同时一次模拟 得到宽带内的商精度鼹络s 参数 参考文献 f l K S Y e e 呻 口i c a ls o l u t i o no fi n i t i a lb o u n d yv a l u ep r o b l e m si n v o l v i n gM a x v e l l s e O u a t i o n si ni s o t r o p i cm e d a I F 殴 T 抽t m 置sa n dP y o p a g a t 7 0 1 4M a y1 9 2 J P B e r e n g e r T h r e e D i m e n s i o nP e r f e c l yM a t c h e dL a y e rf o rt h e A b s o r p t i o no f E l e c t r o m a g n e t i c 鼽V Q 工C t l u p u t P h y s V o l1 8 1 1 9 9 6 一9 l M I D G 结构超宽带衰减器的全波仿真和实现 张琰1高本庆 杨春涛2李镇 北京理工大学电亍二工程乐 北京1 0 0 0 8 1 1 q z 国航天总公司二院2 0 3 研究所 北京1 0 0 8 5 4 2 摘要 本文对新型传输线一微带加载插入介质波导 M I D G 进行时域建模 在此 基础上用F T D 法完 成了小型 超宽带部件 1 0d B 衰减器的仿真设计 电路尺寸为 5 Ix2 5 m2 在 作频带0 5 G H z 踮h z 内 衰减器带内衰减量起伏小于1 0d B 实验测试结果与F D T 3 仿真结果吻台 关键词 微带加载捅入介质波导 M 啊f 玲j 超宽带衰减器全波仿真 L 一 一 概述 插入介质波导 I D G 是一种较为新型的传输线 它是由介质填充在接地平面的凹 槽中构成的 在i D G 的介质 基片上敷上金属带线就构成微带加载的插入介质波导 护 I G 如图 I 所示 6 这种结构其有许多优良的性能 它能照好的束缚电磁波 有 效抑制泄潺模和表话波 2 一 同其他形式的毫米波传输线相比 其结构简单 加工 相对容易 由于是准T E M 传输线 其基模无截止频率 适台制作宽频带部件 在微波 和毫米波测量 毫米波平面天线等方面具有良好的应用前景 2 但目前有关MI 蹦结构的分析都是在频域 且还根少用于仿真设计微波及毫米波部 件 本文以时域全渡法一F D r D 法为分析仿真手段 根据M i D q 的结构特点 建立了时 域模型 在此基础上完成丁m I 结构超宽带衰减器的仿真计算 图l 部分填充M I D G 横截面 Q 档 图2 I D G 的时域模型 a 横截面b纵剖面 二 衰减器的建模 M 1 n G 结构的时域模型如图 2 该结构的两个金属懊j 壁和接地面采用P E C 边界条 件 由于M I D G 结构能有效地束缚电磁场 泄露到凹槽以外的能量很微小 因而上边 界 如图l Z H 采用简单的传输边界 在两端采用l o 层的P L k l 吸收边界 以吸收传 输的大量能量 激励源采用高斯脉冲 设置在A A 截面处金属带线和接地面之间 在 M T G 结构衰减器中奄 细薄结构 如金属带线 薄膜电阻 为了精确模拟计算对象 当 然可将网格划分得很细 但金属带线的厚度通常仅为几个微米 在工作频带内与趋肤 深度相比拟 衰减器中的薄膜电阻的厚度一般也只有几百埃 如果按照这样的尺弓划 分网格 将占用大量的C P I I 时间和内存空间 操作起来也很不现实 这里所指的薄带 模型的基本思想就是 在不减小网格尺寸的情况下 将带线的厚度 以及电导率等参 数引入F I T I 的差分式中 完成结构的精确建模 9 2 蠲 甲盟薛幽 L 一 L 卜x 图3网格空问空气与介质分层娃场分布 如图3 金属带线 薄膜电阻 位于空气 f l j 介质的分层处的中问位置t 厚度为d 电参数为F 和盯 空气和介质基片的电参数分别为岛t 0 和而p 与其有关的网格积分 环路有c 1 和c 2 C 3 三神 由予厚度d 是电小的 所有的电磁场分量在该层 厚度为d 内分布可认为是线性的 但电场的法向分量在跨越分界面时不连续的 显然 c 对 磁场的环路积分和电场的网格面积分满足安培定律 由此可导出此处切向电场E x 的差 分迭代式 础 1 j l 2 C y i j l 陋 2 札 l 2 k 1 1 2 一 一b 2 0 1 1 2 I 2 t 一 其中 m 砰 啪川z 瑚 砰 1 2 k D y i j 1 1 2 I 酲 f j L 2 t 群弛1 1 2 矧1 2 蹴 H 2 i 2 0 一 j k 妇 x1 一 毪纠 l f l I 一一唑蚓 f l l 字 丢 s 吲 善 哇弦 在c 2 c 3 环路中 电场的环路线积分和磁场的网格面积分满足法拉第定律 由于 电场法向分量在介质分界处不连续 电场的线积分需要作特殊考虑 对于 1 2 和q 环路 法向电场的差分迭代式分别表示为 弘 篇慧司 主i 翼譬 l t J 蕊 z 一 了 盱P 一 伪城 z 等 等 罟 t 1 陋撕 如 z 竺一芝 丝 其中是相对于 的中心而言 点和