基于FDTD的三维全波电磁分析软件及工程应用

介绍三维全波电磁分析软件的算法实现和主要功能,软件包含电磁建模和FDTD数值求解两大模块,可用于射频微波等系统的电磁场分析和设计。自动进行满足FDTD算法条件的均匀和非均匀网格划分,生成描述介质、网格、边界条件、激励源设置等所需的数据文件。通过对目标物体进行平移、旋转、缩放等操作可以进行实时观察与修改,具有较强的电磁建模效率和三维可视化效果,实现了计算区间内电磁场的动态变化演示。通过在实际工程中的应用,以及和商用软件HFSS的对比,验证了软件的功能和应用价值。     

宽带幅度均衡器设计

提供了电阻加载吸收式宽带均衡器的设计模型和等效电路,与宽带均衡器传统定性分析方法不同,本文对宽带均衡器的谐振频率、带宽和衰减量做了定量分析,给出了详细的计算公式和设计步骤,并依据这些公式和步骤提供了设计实例,测试曲线与计算结果显示了良好的一致性。针对传统宽带均衡器加工后难以调节的缺点,文章还设计了一种同轴结构的宽带均衡器,通过调整腔盖和电阻环的插入深度,这种宽带均衡器能在加工完成后对谐振频率、Q值和衰减量进行调节,且体积较小,具有良好的应用前景。     

基于肖特基二极管的太赫兹功率探头研究

目前的太赫兹功率探头主要采用热敏电阻和热电偶作为功率检测器件,测量速度较慢。肖特基二极管具有较快的检波速度,但是在太赫兹频段检波灵敏度降低,功率检测实现的难度很大,本文对基于肖特基二极管的太赫兹功率探头设计技术进行研究,采用双平衡检波、渐变波导匹配、小信号斩波放大、温度补偿等技术,实现了肖特基二极管在太赫兹频段的高灵敏度、高稳定性功率检测,试验结果表明:0.11THz~0.325THz频段端口驻波比优于1.35,灵敏度优于-40d Bm。     

嵌入式电子校准及误差修正

便携式矢量网络分析仪一般使用于野外现场环境，但传统的机械校准件给野外使用增加了额外负担，嵌入式电子校准可提供既满足野外使用现场校准要求，又可减少测试附件的解决方案。介绍了嵌入式电子校准标准的实施方案，给出了误差系数计算公式、扣除系统误差的误差修正计算公式和移动参考面的去嵌入计算公式，给出了嵌入式电子校准方法与传统校准方法对比实验结果。     

三维FDTD建模软件的开发及应用

介绍了三维FDTD建模软件的开发,电磁建模和网格生成采用Visual Basic实现。该软件提供给FDTD仿真软件诸如介质、网格、边界条件、激励源设置之类的数据文件;自动生成满足FDTD算法条件的均匀或非均匀网格。采用OpenGL技术,通过对图形的旋转、平移、缩放、透视等操作对目标物体进行细致的实时观察与修改,实现了计算区间内电磁场的动态变化演示,具有建模速度快、可视化效果好等优点,保证了FDTD数值求解过程的正确与高效。最后利用该软件对微带拐角等不连续性问题进行了建模和仿真,取得了较好的效果。     

基于肖特基二极管的太赫兹功率探头研究

目前的太赫兹功率探头主要采用热敏电阻和热电偶作为功率检测器件,测量速度较慢。肖特基二极管具有较快 的检波速度,但是在太赫兹频段检波灵敏度降低,功率检测实现的难度很大,本文对基于肖特基二极管的太赫兹功率探 头设计技术进行研究,采用双平衡检波、渐变波导匹配、小信号斩波放大、温度补偿等技术,实现了肖特基二极管在太 赫兹频段的高灵敏度、高稳定性功率检测,试验结果表明：0.11THz~0.325THz 频段端口驻波比优于1.35,灵敏度优于 -40dBm。     

太赫兹信号发生与接收技术

论文重点论述了固态太赫兹信号发生和接收技术,太赫兹信号发生采用倍频级联的方案,重点解决了倍频器的压缩点、驱动功率和倍频效率等三个方面的问题,实现了频率覆盖500GHz的大功率信号发生。信号接收采用了分谐波混频的方案,通过构建二极管模型,利用超薄微带电路,实现了混频电路的一体化设计,完成了宽带、低变频损耗的分谐波混频器,频率覆盖至500GHz。     

Dispersion Characteristics of the Microstrip Bend at Millimeter Wave Frequencies

The effect of the microstrip bend on the propagation characteristics of a microstrip line was investigated based on the Finite-Difference Time-Domain(FDTD)method.The dispersive characteristics of a microstrip line with a bend are quite different from that of a uniform straight microstrip line.The effect of bend discontinuity on propagation constants deceases exponentially with the distance form the corner of the bend.This can be explained by the fact that the higher order modes excited by the bend discontinuities have intrinsic properties of exponentially decay with the distance from the bend discontinuities.This effect can be negligible(less than five percent)when the distance is beyond ten times of conductor strip width.The S parameters and propagation constants comparison between unmitered and mitered bends are also presented.The proposed method which takes advantage of the FDTD algorithm and the Root Mean Square Deviation(RMSD)analysis is also an effective way for analyzing the dispersion characteristics of other planar transmission lines.