一种基于Diakoptics的计算微波电路的设计和实现.doc
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1、一种基于Diakoptics的计算微波电路的设计和实现一、引 言随着计算机技术的进步,时域有限差分法(FiniteDifference TImeDomain)是一种求解电磁问题的数值计算技术,由K.S.Yee于1966年提出。他的基本思想是根据时域麦克斯韦方程的场分量微分式,用差分替代微分式,进行各场分量的迭代,但是这种方法随着频率升高,计算网格将显著增加,PC机的性能将很难满足需要,而且单纯依靠计算机性能的提高也是不实际的。例如,在分析波导膜片滤波器时,为正确模拟全部膜片的几何结构,FDTD栅网的网格尺寸选得非常小,从而导致描述整个波导滤波器的网格数量非常大。由于每两个膜片之间都是均匀波导传
2、输线,使用与膜片相同的栅网显然是不必要的。人们曾使用非均匀FDTD栅网的办法解决这个问题,当栅网的大小相差比较大时,不但收敛性不易控制,而且仍无法确保节省计算时间。将DiakopTIcs思想运用于微波电路的全波分析,通过将电路分割为若干独立的部分,根据每部分的具体结构采用不同的网格,独立地对各个部分进行全波时域分析,由于每部分的网格是均匀的,因而容易保证算法的收敛性。二、DiakopTIcs的概念DiakopTIcs的概念来源于网络理论。其定义为:将一个网络分解为若干子网络,对每个子网络的冲击响应单独求解,最后通过一定的连接条件,由诸子网络的冲击响应求出网络总的响应。连接条件按形式不同可分为串
3、行连接及并行连接。串行连接是依照一定的顺序由网络的一端向另一端单向连接,见图1,其优点是简单,但最大的问题是当其中一个子网络的冲击响应改变时,将对其后的网络产生影响。并行连接可克服这个缺点。并行连接可在任意两个相邻的子网络间进行,且若干并行连接可同时独立进行,并行时域Diakoptics假设子网络为M+N端口网络,其中M个端口和前一级子网络相连,N个端口和后一级子网络相连。子网络的离散格林函数为g(i,j,n)即j(j=1,M+N)端口t=0时刻的激励,在i(i=1,M+N)端口t=n时刻的冲击响应。研究微波电路问题时,若微波电路可以被等效为一个线性网络的话,则可以设想描述微波电路特性的格林函
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