【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 放在單元邊緣（16，66，1）z方向，右擊并且選擇Edit Port再創(chuàng)建1伏特50歐姆的源。 選擇Series Voltage。為了保存這些值，選擇Add ponent。源的電阻為50歐姆，這是s參數(shù)歸一化的結(jié)果并且從濾波電路吸收能量可以減少計(jì)算時(shí)間。對(duì)于一個(gè)阻抗超過50歐姆的電路只有通過菜單設(shè)置達(dá)到阻抗的匹配。 這工具條上的最后一步是為了保證SParameter Calculation打開。端口1應(yīng)該被激活。 回到的工具條，Slice回到136并且把負(fù)載仍然設(shè)置成50歐姆。 回過去選擇工具條，可以觀察端口（用綠色標(biāo)記）。給模型基平面添加一個(gè)PEC邊界條件把鼠標(biāo)移動(dòng)到工具條。這PEC條件表示濾波的平面范圍。 注意窗口提到的有關(guān)場(chǎng)計(jì)算信息，超出設(shè)置的沒有吸收的邊界都是無效的。詳細(xì)的輸入波形：選擇并且設(shè)置一個(gè)寬度計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)為64的高斯輸入脈沖。總的時(shí)間步數(shù)應(yīng)該被設(shè)置為4000，允許脈沖的能量衰減。 瞬時(shí)場(chǎng)次序在分析之前列出輸出是必須的。添加瞬時(shí)場(chǎng)如圖3。25所示。為了保留保存的值，選擇Add Sequence。選定的序列將保存在模型的slice7（xy平面）的場(chǎng)分布中，時(shí)間步數(shù)是502000以每50步為一個(gè)增量。這可以看到下面完整的分析。 圖3。25 定義瞬時(shí)場(chǎng)保存幾何圖形和對(duì)象運(yùn)行分析：選擇并且按運(yùn)行分析。檢查結(jié)果：為了得到瞬時(shí)場(chǎng)快照，選擇并且按鍵。從結(jié)果的對(duì)話框，選擇適當(dāng)?shù)捻樞蛉鐖D3。26所示。 雙擊鼠標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格部分并且加以控制。瞬時(shí)場(chǎng)就可以按要求得已控制。為了更清楚地觀察場(chǎng)可以把在右邊的觀察材料的黃色的閃光關(guān)掉。 當(dāng)計(jì)算時(shí)檢查計(jì)算已經(jīng)匯聚于一點(diǎn)是重要的，否則快速傅立葉的結(jié)果就沒用了。檢查的一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是畫端口電壓跟時(shí)間的關(guān)系圖，因?yàn)閷?duì)于瞬時(shí)激發(fā)脈沖來說它的響應(yīng)的衰減為0伏特。 ，兩個(gè)端口的伏特?cái)?shù)已經(jīng)衰減到0并且因此XFDTD的計(jì)算已經(jīng)匯聚到了一點(diǎn)。在的窗口可以畫出s參數(shù)和頻率的圖。默認(rèn)的FFT尺寸可能比較小對(duì)于光滑的曲線來說，因?yàn)閷?duì)于這個(gè)頻率范圍的單元比較小。為了得到s參數(shù)跟頻率的關(guān)系曲線圖用適當(dāng)?shù)念l率增量，選擇。選擇，選擇一個(gè)快速傅立葉變換的尺度是256k，按鍵運(yùn)行端口得FFT在時(shí)間域的結(jié)果。一旦完成，選擇。選擇并且添加到列表中。 。 。S11跟頻率的曲線圖也可以類似的設(shè)置，y軸可以設(shè)置成是50到0的有限值。從一個(gè)XFDTD計(jì)算中所期望的覆蓋整個(gè)頻率帶寬的低通濾波器的特性就可以很清楚地看到了 S參數(shù)的顯示XFDTD是較成熟的電磁場(chǎng)計(jì)算軟件。 1 XFDTD的主要特點(diǎn)1）建立模型和輸入FDTD計(jì)算參數(shù)通過下拉菜單彈出的選項(xiàng)卡，系統(tǒng)自動(dòng)生成Geometry文件和Project文件。Geometry文件中的計(jì)算模型可由多個(gè)目標(biāo)單獨(dú)定義并進(jìn)行組合，網(wǎng)格均為立方體，并可設(shè)置相對(duì)于主網(wǎng)格1/3,1/5的亞網(wǎng)格，對(duì)于128M內(nèi)存的計(jì)算機(jī)允許建立的網(wǎng)格數(shù)是三百萬個(gè)，可定義14種不同電介質(zhì)，電導(dǎo)率等電磁參數(shù)的介質(zhì)材料，設(shè)定好的模型可通過三維透視。2）輸出的結(jié)果可通過XFDTD的界面顯示。它可以繪制各類參數(shù)曲線，并可以通過快照方式顯示系列時(shí)間步長(zhǎng)的電磁場(chǎng)變化。利用FDTD一次計(jì)算就可以得到寬頻結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)，可得遠(yuǎn)近場(chǎng)值，輻射方向圖和功率，天線阻抗和增益，端口S參數(shù)，SAR及穩(wěn)態(tài)場(chǎng)數(shù)據(jù)。XFDTD中還可以取點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)的抽樣觀察，得到場(chǎng)分量隨時(shí)間變化的曲線圖。3）XFDTD中激勵(lì)源的設(shè)置分為近場(chǎng)源和平面波源兩種激勵(lì)。在大多數(shù)天線及微波環(huán)路問題中經(jīng)常使用近場(chǎng)源激勵(lì)，它包括高斯激勵(lì)，正弦激勵(lì)及用戶自定義等各種激勵(lì)源。4）邊界處理可選擇PEC,PMC和吸收邊界條件，吸收邊界條件包括LIAO氏邊界條件和完全匹配PML邊界。2. 微帶線模型建立與參數(shù)設(shè)置以長(zhǎng)為64mm的一段微帶線為例進(jìn)行計(jì)算，微帶線參數(shù)設(shè)置如圖1中所示，其中=,=1mm，=2mm，=14mm。圖1 微帶線的結(jié)構(gòu)計(jì)算域網(wǎng)格范圍：:1,400。:1,150。:1,120。空間變量步長(zhǎng)=Δx=Δy=Δz=,時(shí)間步長(zhǎng)，, c0為自由空間波速。入射波采用高斯脈沖，脈沖寬度＝125Δt。激勵(lì)設(shè)置在貼近接地板并與自由空間相接的第一個(gè)網(wǎng)格上，激勵(lì)源的上方設(shè)置了一個(gè)矩形金屬塊連接到導(dǎo)帶。XFDTD中微帶線激勵(lì)設(shè)置如圖2所示：圖2 XFDTD中微帶線的激勵(lì)設(shè)置在XFDTD中對(duì)微帶線終端開路、短路、接匹配負(fù)載三種情況進(jìn)行模擬計(jì)算，吸收邊界選用LIAO氏吸收邊界條件。微帶線終端短路時(shí)在微帶線的終端設(shè)置一段金屬導(dǎo)線連接接地板和導(dǎo)帶。微帶線終端接匹配負(fù)載的做法是在微帶線的終端，接地板和導(dǎo)帶之間設(shè)置一阻抗與微帶線相匹配的導(dǎo)體塊。微帶線計(jì)算模型如圖3所示。 圖3 微帶線三種情況下的計(jì)算模型（終端部分） 在XFDTD中存儲(chǔ)微帶線x, y截面上瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)場(chǎng)分布，可以方便直觀的得到微帶線內(nèi)部電磁場(chǎng)的分布圖，還可進(jìn)行S參數(shù)等的計(jì)算。3 微帶線終端開路、短路、接匹配負(fù)載三種情況計(jì)算結(jié)果微帶線終端開路、短路、接匹配負(fù)載三種情況的S11參數(shù)如圖4所示。圖4(a) 微帶線終端開路的S11參數(shù) 圖4(b) 微帶線終端短路的S11參數(shù)圖4(c) 微帶線終端接匹配負(fù)載的S11參數(shù) 入射波為正弦激勵(lì)，頻率為4GHz時(shí)，微帶線終端短路情況下的穩(wěn)態(tài)場(chǎng)分布如圖5所示。圖5 微帶線終端短路情況下的穩(wěn)態(tài)場(chǎng)分布4 計(jì)算結(jié)果分析與結(jié)論從計(jì)算所得的S11參數(shù)圖可以看出，低頻情況下計(jì)算結(jié)果與理論分析吻合的很好。主要原因是當(dāng)頻率大于臨界值[4]時(shí)，微帶線中的傳輸模式不是TEM模式，而是混合模，這時(shí)微帶線的色散特性不能被忽略,所以只有當(dāng)頻率低于臨界值時(shí)，計(jì)算才能滿足一定的精度。據(jù)計(jì)算所得該微帶線的臨界頻率≈7GHZ。從圖中可以得出，當(dāng)頻率低于時(shí)：開路和短路情況下S11小于3dB，傳輸線上出現(xiàn)全反射。由理論分析可知微帶線終端開路和短路時(shí)，ZL=∞或 ZL=0時(shí)，反射系數(shù)的模為1，傳輸線上出現(xiàn)全反射，為全駐波狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果與理論分析相吻合。微帶線終端接匹配負(fù)載時(shí)，反射波的幅度很小，基本上無反射波，傳輸線內(nèi)呈行波狀態(tài)。這三種情況下，主要計(jì)算誤差為時(shí)