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本文采用了一种基于 Helmholtz 方程弱形式的有限元,结合模式展开方法,对毫米波屏蔽微带环行器进行了分析。这种方法采用模式展开而不是PML,截断 FEM 计算域,来解决边值问题。
微带环行器 S 参数的计算分成两步完成。首先,单独考虑一个微带截面,采用二维FEM 方法求解一个本征值问题,得到截面上各种模式的电场分布及其传播常数。第二步,将微带Y结离散用有限元法处理,连接 Y 结的三条屏蔽微带线用模式展开法处理;然后利用上步得到的屏蔽微带线的各种模式的场分布及传播常数,在 Y 结微带环行器的三个端口将有限元区与模式展开区进行匹配,建立起一个线性稀疏矩阵。对于这样的一个稀疏矩阵,采用了 SSOR-BCG 算法(超松弛.双共轭梯度法),计算得其 S 参数。
在文章中分析了两种结构的屏蔽 Y 结微带环行器,分别考虑了铁氧体的电损耗、磁损耗,介质基片的电损耗等情况。另外,在计算结果中同样显示出了在实验中观察到的n=2 阶的切比雪夫响应特性。
本文利用全波分析方法,不仅得到了表征环行器外部特性的 S 参数等指标,还计算出表征内部特性的铁氧体片内部场图,验证了 Bosma[1] 的假设,对于理解环行机理将有很大的帮助。