论文题目: 微带电路和天线阵列的快速电磁仿真
论文类型: 博士论文
论文专业: 电磁场与微波技术
作者: 莫磊
导师: 陈如山
关键词: 单片微波集成电路,微带天线,矩量法,自适应积分方法,预条件技术
文献来源: 南京理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着计算能力的提高和数值方法的发展，单片微波集成电路(MMIC)和微带天线的严格全波分析有了可能。在所有的数值方法中，采用混合位积分方程(MPIE)的空域矩量法(MoM)被认为是处理这种平面复杂结构最为强有力的工具之一。 本文采用了两种快速算法来减少矩量法的内存需求和计算复杂度。一种是快速傅立叶变换(FFT)加速算法。此方法可以追溯到众所周知的共轭梯度快速傅立叶变换(CG-FFT)方法，但它存在必须等间距离散的限制。为了克服这个缺陷，应用了另一种快速算法即自适应积分方法(AIM)，它既保留了三角元基函数精确建模的能力又具备CG-FFT方法的优点。这两种算法都将存储量减少到了O(N)，而计算复杂度降低到了O(N log N)，其中N是未知数的个数。然而，FFT技术并不能减少Krylov子空间迭代解法的迭代步数，它是由积分算子或离散线性系统矩阵的谱特性决定的。文中采用了几种预条件技术来降低算子方程的条件数。 通过上述这些措施，提出了几种分析微带结构的快速积分方程求解器，它们比传统的解法收敛快了很多。文中给出的一些电路和天线的算例验证了这些算法的准确性和有效性。
论文目录:
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究历史与现状
1.3 本文的主要工作内容及贡献
2 矩量法基本原理与应用
2.1 前言
2.2 混合位势积分方程
2.3 一维矩量法分析
2.3.1 阻抗矩阵的生成
2.3.2 阻抗矩阵奇异性积分的计算
2.3.3 FFT技术应用于矩阵矢量乘
2.3.4 数值结果及讨论
2.4 二维矩量法分析
2.4.1 阻抗矩阵的生成
2.4.2 FFT技术应用于矩阵矢量乘
2.4.3 数值结果及讨论
2.5 网络参数的精确抽取
2.5.1 四点法精确抽取微带线的 S参量
2.5.2 数值结果及讨论
2.5.3 用短开路校准方法(SOC)精确抽取微带线的 S参量
2.5.4 数值结果及讨论
2.6 小结
3 矩量法结合预条件技术应用于平面结构分析
3.1 前言
3.2 预条件技术的基本原理
3.3 循环矩阵预条件
3.3.1 循环矩阵
3.3.2 数值结果及讨论
3.4 稀疏近似逆预条件
3.4.1 多波前方法的原理
3.4.2 数值算例及讨论
3.5 多波前法结合稀疏近似逆预条件的广义最小余量算法
3.5.1 预条件 GMRES算法
3.5.2 数值算例与讨论
3.6 灵活的广义最小余量算法
3.6.1 FGMRES算法
3.6.2 数值算例与讨论
3.7 松散的广义最小余量算法
3.7.1 LGMRES算法
3.7.2 数值算例与讨论
3.8 小结
4 自适应积分方法(AIM)
4.1 前言
4.2 RWG基函数
4.2.1 阻抗矩阵的生成
4.2.2 阻抗矩阵奇异性积分的计算
4.2.3 远场近似计算
4.2.4 计算格林函数的参数估计方法
4.3 自适应积分方法(AIM)
4.3.1 自适应积分方法的原理与实现步骤
4.3.2 多极子展开系数的求解
4.3.3 RWG基函数的多极子展开
4.3.3 数值算例与讨论
4.4 预条件技术应用于 AIM
4.4.1 多波前法结合稀疏近似逆预条件 AIM
4.4.2 FGMRES
4.4.3 SSOR预条件的CG方法
4.4.4 数值算例与讨论
4.5 小结
参考文献
5 结束语
5.1 本文的主要工作
5.2 后续工作和展望
致谢
作者简介
攻读博士学位期间参加的科研项目
发布时间: 2006-12-06
参考文献
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- [2].高阶矩量法及其快速算法的研究与应用[D]. 赖奔.西安电子科技大学2011
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