復(fù)雜媒質(zhì)微波器件的時域譜元分析.pdf

1、應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)收發(fā)前端的射頻微波器件中大量使用復(fù)雜媒質(zhì)來達到相應(yīng)的功能。復(fù)雜媒質(zhì)本構(gòu)關(guān)系參數(shù)的復(fù)雜性導(dǎo)致電磁波在其中的傳播變得復(fù)雜。同時，射頻微波器件設(shè)計改進方法單一，成本居高不下。得益于數(shù)值仿真技術(shù)及計算機硬件技術(shù)的快速發(fā)展，器件的設(shè)計成本得到大幅度下降。因此，數(shù)值仿真算法的研究有著重要工程的意義。
　　 在數(shù)值仿真方法之中，時域方法可以給出計算區(qū)域的瞬態(tài)時域信息。經(jīng)過簡單的傅里葉變換，便可得到寬頻帶范圍的頻域信息。時域方

2、法有:時域有限差分法(FDTD)、時域有限元法(FETD)。時域有限差分法比較簡單，但其網(wǎng)格剖分與計算精度不高;時域有限元法網(wǎng)格剖分與計算精度相對較高，但是存在一個不容忽視的問題即每個時間步都涉及到對一個線性方程組的求解，其計算量非常龐大，很浪費時間。
　　 本文選用的時域譜元法(SETD)是一種特殊類型的時域有限元方法。它將譜方法加入了有限元之中。譜元法通過不同的基函數(shù)的選取達到了高精度;同時使用曲六面體離散求解時所得到的矩陣

3、為塊對角陣，其逆矩陣很容易求得，從而大大降低方程組求解的復(fù)雜度，減少了計算時間。通過對兩大類復(fù)雜媒質(zhì)——磁感應(yīng)強度與磁場強度為復(fù)雜關(guān)系的復(fù)雜媒質(zhì)（鐵氧體）和電位移矢量與電場強度為復(fù)雜關(guān)系的復(fù)雜媒質(zhì)（等離子體）的本構(gòu)關(guān)系推導(dǎo)，使用麥克斯韋方程作為控制方程，通過將原有電場強度→磁場強度→電場強度(E→H→E)的時間蛙跳格式迭代分別更改為電場強度→磁感應(yīng)強度→磁場強度→電場強度（E→B→H，適用于鐵氧體）和電位移矢量→電場強度→磁場強度→電位