PML吸收邊界條件在波導(dǎo)不連續(xù)性問題中的應(yīng)用.pdf

1、本文在微波管三維CAD軟件“微波管模擬器”項(xiàng)目的框架下，基于教研室諸多研究學(xué)者的豐碩科研成果的基礎(chǔ)上，對PML吸收邊界條件在微波器件中的應(yīng)用進(jìn)行研究。在無限區(qū)域內(nèi)求解電磁場問題時(shí)，使用恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)格截?cái)喾桨负途_的吸收邊界條件對于求解界面處可靠的解十分重要。具有介質(zhì)、結(jié)構(gòu)不連續(xù)性的波導(dǎo)器件在各種移相器、功率分配器、濾波器以及環(huán)形器等微波器件的設(shè)計(jì)中獲得了廣泛的應(yīng)用。因此，本文結(jié)合PML吸收邊界條件，對不連續(xù)性波導(dǎo)模型進(jìn)行了分析。
　　

2、首先，采用矢量有限元方法結(jié)合PML吸收邊界條件，分析解析激勵(lì)的波導(dǎo)不連續(xù)性問題。利用PML吸收邊界條件截?cái)嘤?jì)算區(qū)域，可以減少計(jì)算機(jī)內(nèi)存消耗。采用模式正交性計(jì)算波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的S參數(shù)，可以消除高次模式的影響，進(jìn)而獲得更加精確的解。在結(jié)果驗(yàn)證階段，分別對PML參數(shù)設(shè)置以及厚度選擇、波導(dǎo)介質(zhì)不連續(xù)性以及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不連續(xù)性模型進(jìn)行分析。將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)、HFSS仿真軟件對比，驗(yàn)證了PML吸收邊界條件的有限元法分析波導(dǎo)不連續(xù)性問題的準(zhǔn)確性。
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3、次，采用模式展開方法分析數(shù)值激勵(lì)下任意端口結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)不連續(xù)性問題。在波導(dǎo)模型后放置PML吸收邊界條件，吸收由于截?cái)嘤?jì)算區(qū)域而產(chǎn)生非物理原因反射的電磁波。波導(dǎo)端口數(shù)值激勵(lì)采用模式場疊加形式實(shí)現(xiàn)，并使用歸一化模式電壓和歸一化模式電流作為模式場的系數(shù)。模式展開方法使用基于Helmholtz方程弱形式的廣義散射矩陣法。PML吸收邊界條件的參數(shù)設(shè)置方法延用前面分析解析激勵(lì)波導(dǎo)不連續(xù)性問題時(shí)的討論結(jié)果。在算法驗(yàn)證過程中，首先對介質(zhì)加載波導(dǎo)、雙脊波導(dǎo)