基于时域谱元法的微波电路电磁热一体化分析

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1、声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：2丘：芏奎二垫2p／43仨J26日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：j．014

2、．年弓月26目硕士论文基于时域谱元法的微波电路电磁热一体化分析摘要目前数值方法代替解析方法，解决了一系列计算量巨大，结构复杂的问题。本文所采用的数值方法一时域谱元法(Spectral—ElementTime—Domain，简称SETD)为--种特殊形式的时域有限元方法，其优势在于能像时域有限差分方法一样显式求解，并且具有处理任意结构的灵活性。它采用高斯一洛巴托．勒让德基函数作为插值基函数，通过提高基函数多项式的精度可以有效的降低计算误差。随着微波电路工作频率的提高，由金属高频表面电阻引发的热效应越来越明显，且电路小型化的发展严重影响了电路的可靠性。本文在时域谱元法

3、的基础上，通过求解麦克斯韦方程组和热传导方程，着重分析了微波电路在高频状态下由于金属损耗产生的热效应。论文首先介绍了电场矢量波动方程和传热学基本方程，并采用了时域谱元法对其离散，建立差分求解方程。给出具体算例，验证了使用时域谱元法分析热问题的准确性及可靠性。其次，介绍了电磁热耦合的基本求解模型，给出了求解微波电路的导体损耗的具体方法。并着重分析了一些典型的微波无源电路。文章最后介绍了电磁热一体化分析的并行加速方法，该方法可用于进一步提高数值计算速度，同时扩大计算的规模。关键词：时域谱元法，热分析，电磁．热耦合，微波电路，并行Absn'act硕士论文Abstract

4、Nowadays，numericalmethodsarebecomingmoreandmorepopulartosolveaseriesofproblemswithhugeamountsofcalculationandcomplexstructuresinsteadofanalyticalmethods．Thespectral—elementtime—domainmethod(SETD)，whichisusedinthisdissertation，iSaspecialformofthefinite—elementtime．domainmethod．Theadvan

5、tageofthismethodiSthatitnotonlyhastheexplicitcharacteristicastheFDTD．butalsohastheflexibilitytohandlesomeverycomplexstructures．Gauss—Lobatto—Legendrepolynomialisemployedastheinterpolationbasisfunction．Calculationerrorscanbereducedsignificantlybyincreasingtheorderofthebasisfunctions。Th

6、ermaleffectscausedbysurfaceresistanceofmetalaremoreandmoreseriousas血eworking丹equencyofthemicrowavecircuitisgettinghigherandhigher．Moreover，thedevelopmentofminiaturizedcircuitsalsoaffectsthereliabilityofthecircuits．Thethermaleffectsofmicrowavecircuitcausedbymetallossisdiscussedinthisdi

7、ssertation，bysolvingMaxwell。SequationsandtheHeatconductionequations，basedonspectral—elementtime．domainmethod．Firstly,theelectricfieldvectorwaveequationandthebasicequmionsofheattransferareintroducedinthisdissertation．whicharethendiscretizedbyspectral．elementtime．domainmethod，toestablis

8、hthed