擴(kuò)展FDTD算法研究.pdf

1、隨著微波集成電路日趨高頻率、集成化方向發(fā)展，電路器件間表現(xiàn)出嚴(yán)重的電磁干擾和輻射效應(yīng)，因此必須應(yīng)用全波分析方法對(duì)有源器件進(jìn)行建模。而時(shí)域有限差分法(FDTD)是最好的電磁場(chǎng)全波分析方法之一。本論文主要討論了應(yīng)用擴(kuò)展FDTD算法對(duì)微波電路進(jìn)行全域建模的一些相關(guān)技術(shù)。
　　 首先，對(duì)FDTD方法的發(fā)展歷史進(jìn)行了闡述。然后，介紹了FDTD的基礎(chǔ)知識(shí)及一些關(guān)鍵技術(shù)，著重討論了擴(kuò)展FDTD算法的一些經(jīng)典建模方法，包括等效電流源法、等效電壓

2、源法、SPICE子電路法以及有限帶寬模型的建模方法。討論了這些方法的不足之處，論文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了探討和改進(jìn)。
　　 論文首先提出了一種新的在微帶線(xiàn)終端引入匹配負(fù)載的FDTD建模方法，詳細(xì)討論了新方法的建模過(guò)程，數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明該方法可以有效減小反射，改善匹配效果，從而可以有效地應(yīng)用端接匹配負(fù)載法提取電路的散射參數(shù)。
　　 為了提高計(jì)算效率，論文接著研究了擴(kuò)展ADI-FDTD算法，并從理論上系統(tǒng)地分析了該算法的數(shù)值穩(wěn)定性和色

3、散問(wèn)題，詳細(xì)考察了三種常用的線(xiàn)性集總元件，包括電阻、電容和電感，并按三種差分格式進(jìn)行考察。為擴(kuò)展ADI-FDTD算法的數(shù)值穩(wěn)定性和色散特性提供了理論依據(jù)。
　　 為了分析任意線(xiàn)性電路網(wǎng)絡(luò)，論文將分段遞推卷積技術(shù)(PLRC)引入到FDTD算法中，并詳細(xì)推導(dǎo)了任意線(xiàn)性單端口網(wǎng)絡(luò)和雙端口網(wǎng)絡(luò)的FDTD迭代公式，具有一般適用性。數(shù)值試驗(yàn)表明該方法與Z變換技術(shù)相比具備相同的精度，但存儲(chǔ)較少的變量。
　　 接著，基于矢量擬合技術(shù)(V

4、ector Fitting)，論文提出了三種將器件有限帶寬模型引入到FDTD中的新方法。詳細(xì)介紹了雙端口器件有限帶寬模型的建模方法。與早期方法相比，論文提出的方法具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一、避免了繁瑣的卷積運(yùn)算；二、避免了由逆傅立葉變換引起的非因果時(shí)域誤差。為設(shè)計(jì)者全域分析微波有源電路帶來(lái)很好的實(shí)用價(jià)值。
　　 最后，論文對(duì)FDTD算法應(yīng)用于高功率脈沖對(duì)微波有源電路的電磁干擾問(wèn)題進(jìn)行了初步探討，介紹了FDTD建模過(guò)程。并通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)顯示了