关键字 |
| 电路参数,有限元素,频率敏感性,平面设备,基片集成波导(SIW)。 |
介绍 |
| 衬底集成波导(SIW),也称为post-wall波导或叠片波导,是一种很有前途的候选人为毫米波和太赫兹应用程序。这个周期波导,如图1中所示,由两排导电圆柱体嵌入在介质衬底的连接两个平行金属板。第一个提到这种类型的波导,最好的作者的知识,可以追溯到1994年[1]。从那时起,一个巨大的范围的SIW组件,如滤波器、天线、过渡,耦合器,权力分隔器,振荡器、提出了研究。这样的SIW结构可以在很大程度上保留传统矩形波导的著名的优势,即高品质因数的因素和高功率容量。 |
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| 在本文中,我们将介绍如何使用促进反应定理和有限元计算灵敏度SIW的频率只使用一个模拟的数据和一些额外的计算成本。 |
| 平面设备可以被定义为一个电磁场不发生显著的变化在一维[2 - 3],以便模拟可以进行在一个平面上。衬底集成波导在主导模式是一个完美的平面设备的一个例子。 |
| 可以帮助确定频率灵敏度宽带电路参数的计算。以来,在每一个模拟在计算电路参数灵敏度相对频率。在共振结构计算频率灵敏度由于结构参数的变化可以为优化带宽是非常有用的。此外,有一些尝试得到一个电脑预测平面设备的最佳形状,即。,predicting the shape that minimizes return loss, gives a specified phase shift or division of power, and so on, where frequency sensitivity can be help to calculation the best shape for a planar device. |
SIW的分析 |
| 基片集成波导的基本结构是复合波导通道有一个金属通过数组。siw保持金属波导的优点像低损失、高功率容量,此外他们结合典型集成微带结构的可能性。 |
| 答:设计Techniqueof SIW |
| 基片集成波导是由一个周期通过结构来实现两国边的墙壁。这种周期结构要复杂得多比传统的波导进行分析。使用有限元方法模拟集成波导需要丰富的资源和这样一个波导结构的设计是不简单的。为了提高设计效率,我们将SIW等效矩形波导。 |
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| 可以行驶的宽度SIW isprovided遵循withvery好的近似方程[6]。在那里,P是足够小。 |
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| b .组件设计 |
| 衬底集成waveguidecomponents提出了部分都设计在5880年罗杰斯RT /特耐用,εr = 2.2和0.787毫米厚度。根据图2中,通过d = 0.3毫米直径和螺距p = 0.6毫米。两国通过侧壁的距离= 6.686毫米。有选择的维度,我们获得一个等效波导尺寸等于aeqv = 6.528毫米。 |
| c . SIW的频率敏感性 |
| 因为最终的目标是计算频率SIW的敏感性,我们第一次开始通过定义SIW端口电压和电流。我们假设ei和嗨切向电场和磁场在港口idue占主导地位的模式波入射端口上我,当这波结地区单位实权。 |
| 一般情况下,切向电场和磁场在端口我:是 |
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| 这提供了电压的定义当前二世港我食物。它可以表明,另外和阻抗计算归一化波阻抗的指南[3]。鉴于thestructureshown在Fig.1and据SIW在主导模式是一个完美的平面设备。本文认为现场不发生显著的变化在y维电场可以表示为: |
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| ,ay是y的单位向量维度。用(4)正弦时变麦克斯韦'sequations,发现管理E方程是: |
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| 这是simplifiedto二维标量波动方程如下: |
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| Ω是区域的设备,∂ΩD1狄利克雷激发接口,∂ΩD2电动墙上,∂ΩNis磁壁和E0等于规定电场由于单位功率的价值。已经表明,解决Eq。(6)相当于解决以下变化问题[5] |
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| 另外,[7]所示,上面的方程的解是一个功能性的驻点: |
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| 这是SIW的有限元分析的基础。通过引入功能,(8)减少到一个矩阵形式: |
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| ,[S]和[T]是全球知名的有限元矩阵(7 - 8)。应用边界条件减少后的形式[A]。[E] = [b]。解方程设备产生电场。此外,在[9]已被证明的培养理论电纳的反应灵敏度无损的设备对角频率可以计算为: |
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| 在那里,我们和Wm分别平均电场和磁场能量。如果替代的平面电场(1 - 3)减少: |
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| m, n端口号,b在y方向维度结构,0是固有阻抗的免费空间,(Smn)归一化灵敏度矩阵和E (k)电场时归一化电压端口上k。使用三角形元素减少以下方程: |
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| [S]和[T]是众所周知的全球矩阵(7 - 8)。通过使用相同的数据(12)模拟计算网络参数的灵敏度除了网络参数。 |
结果 |
| 计算机程序已经编写实现上述数值方法,单一的例子被选中来验证该方法在每种情况下数值结果与商业软件的结果。 |
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结论 |
| 它已被证明仿真数据不仅可用于电路参数提取,但也可用于实现频率灵敏度。频率灵敏度可以导致结构形状优化。可以帮助确定频率灵敏度宽带电路参数的计算。以来,在每一个模拟在计算电路参数灵敏度相对频率。本文的等效电路参数SIW线一直利用三角形有限元计算。此外,等效电路参数的频率敏感性也已确定。取得良好的协议与商业软件的结果。 |
承认 |
| 作者要感谢BehroozZaker ErfanMaaliAmirifor建议和支持他们在工作。 |
引用 |
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