PML吸收邊界條件在波導不連續(xù)性問題中的應用.pdf

1、本文在微波管三維CAD軟件“微波管模擬器”項目的框架下，基于教研室諸多研究學者的豐碩科研成果的基礎上，對PML吸收邊界條件在微波器件中的應用進行研究。在無限區(qū)域內(nèi)求解電磁場問題時，使用恰當?shù)木W(wǎng)格截斷方案和精確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計中獲得了廣泛的應用。因此，本文結(jié)合PML吸收邊界條件，對不連續(xù)性波導模型進行了分析。
　　

2、首先，采用矢量有限元方法結(jié)合PML吸收邊界條件，分析解析激勵的波導不連續(xù)性問題。利用PML吸收邊界條件截斷計算區(qū)域，可以減少計算機內(nèi)存消耗。采用模式正交性計算波導結(jié)構(gòu)的S參數(shù)，可以消除高次模式的影響，進而獲得更加精確的解。在結(jié)果驗證階段，分別對PML參數(shù)設置以及厚度選擇、波導介質(zhì)不連續(xù)性以及波導結(jié)構(gòu)不連續(xù)性模型進行分析。將計算結(jié)果與文獻、HFSS仿真軟件對比，驗證了PML吸收邊界條件的有限元法分析波導不連續(xù)性問題的準確性。
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3、次，采用模式展開方法分析數(shù)值激勵下任意端口結(jié)構(gòu)的波導不連續(xù)性問題。在波導模型后放置PML吸收邊界條件，吸收由于截斷計算區(qū)域而產(chǎn)生非物理原因反射的電磁波。波導端口數(shù)值激勵采用模式場疊加形式實現(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)設置方法延用前面分析解析激勵波導不連續(xù)性問題時的討論結(jié)果。在算法驗證過程中，首先對介質(zhì)加載波導、雙脊波導