FDTD在微带电路中的应用研究

论文摘要

论文研究了时域有限差分法（FDTD）在微带电路中的应用。主要分析了微带线对信号传输的影响;简单讨论了两种处理含集总元件微带电路的FDTD方法,同时采用这些方法分析了几个实际的微带电路。论文首先回顾了时域有限差分方法的基本原理,包括时域有限差分法的差分方程、稳定性条件、数值色散特性、吸收边界条件以及三维空间中入射波的引入方法。其次,提出了失真系数这一新概念,并以此来衡量微带线对信号传输的影响。同时分析了三种微带线:均匀微带线、阶梯微带线和拐角微带线。最后,对于含集总元件的微带电路,本文给出了两种行之有效的FDTD仿真方法。第一种是扩展的FDTD方法,包括等效电流源法和等效电压源法。在此基础上讨论了各种不同尺寸元件的等效方法。第二种是FDTD结合SPICE软件共同模拟微带电路的方法。应用FDTD-SPICE方法分析了PCB板上微带电路对高速信号传输的影响,并对电路作了简要的分析和讨论。通过不同实例的计算验证了各种算法的有效性,其结果也为工程设计提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 时域有限差分法（FDTD）的发展
• 1.2 微带电路的FDTD分析背景
• 1.3 本文的主要工作及章节安排
• 第二章 时域有限差分法
• 2.1 FDTD的基本原理
• 2.2 FDTD的数值稳定条件
• 2.3 FDTD的数值色散特性
• 2.4 吸收边界条件
• 2.4.1 Mur吸收边界
• 2.4.2 Berenger完全匹配层（PML）
• 2.4.3 各向异性介质完全匹配层
• 第三章 FDTD对微带线的分析
• 3.1 激励源技术
• 3.1.1 常用的激励源
• 3.1.2 激励源的设置
• 3.2 失真系数F
• 3.3 微带线计算实例
• 3.3.1 均匀微带线
• 3.3.2 阶梯微带线
• 3.3.3 拐角微带线
• 第四章 FDTD对端接负载的计算
• 4.1 基于等效电流源的扩展FDTD算法
• 4.1.1 单网格结构的扩展FDTD算法
• 4.1.2 多网格结构的扩展FDTD算法
• 4.2 基于等效电压源的扩展FDTD算法
• 4.3 端接负载计算实例
• 第五章 FDTD对微带混合电路的计算
• 5.1 FDTD-SPICE方法简介
• 5.2 电流源近似（诺顿定理等效）
• 5.3 电压源近似（戴维南定理等效）
• 5.4 计算实例
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果