擴展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)出嚴重的電磁干擾和輻射效應，因此必須應用全波分析方法對有源器件進行建模。而時域有限差分法(FDTD)是最好的電磁場全波分析方法之一。本論文主要討論了應用擴展FDTD算法對微波電路進行全域建模的一些相關技術。
　　 首先，對FDTD方法的發(fā)展歷史進行了闡述。然后，介紹了FDTD的基礎知識及一些關鍵技術，著重討論了擴展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，論文在此基礎上進行了探討和改進。
　　 論文首先提出了一種新的在微帶線終端引入匹配負載的FDTD建模方法，詳細討論了新方法的建模過程，數(shù)值實驗表明該方法可以有效減小反射，改善匹配效果，從而可以有效地應用端接匹配負載法提取電路的散射參數(shù)。
　　 為了提高計算效率，論文接著研究了擴展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、散問題，詳細考察了三種常用的線性集總元件，包括電阻、電容和電感，并按三種差分格式進行考察。為擴展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)。
　　 為了分析任意線性電路網(wǎng)絡，論文將分段遞推卷積技術(PLRC)引入到FDTD算法中，并詳細推導了任意線性單端口網(wǎng)絡和雙端口網(wǎng)絡的FDTD迭代公式，具有一般適用性。數(shù)值試驗表明該方法與Z變換技術相比具備相同的精度，但存儲較少的變量。
　　 接著，基于矢量擬合技術(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優(yōu)點：一、避免了繁瑣的卷積運算；二、避免了由逆傅立葉變換引起的非因果時域誤差。為設計者全域分析微波有源電路帶來很好的實用價值。
　　 最后，論文對FDTD算法應用于高功率脈沖對微波有源電路的電磁干擾問題進行了初步探討，介紹了FDTD建模過程。并通過數(shù)值試驗顯示了