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随着现代通信的飞速发展,对无线通信系统的应用提出了更高的要求。例如电视、广播、通信等业务,要求高质量、高速率地传输语言、文字、图像、数据等信息,从而要求设备的宽带化。
天线是辐射和接受电磁波信号的部件,是无线通信系统的重要组成部分。针对个人通信对传输速率和带宽要求的增加,宽频带天线的研究日益活跃,成为天线学科研究领域的一个重要分支。尤其在移动通信和个人通信中,微带天线的地位在将来的发展中将无可比拟。
时域有限差分(FDTD)方法自Yee(1966年)提出以来发展迅速,获得广泛应用。FDTD方法将麦克斯韦旋度方程转化为差分方程,表述简单,容易理解,结合计算机技术能处理十分复杂的电磁问题:有很好的稳定性和收敛性,因而在工程电磁学各个领域备受重视。
本文运用时域有限差分(FDTD)方法,从麦克斯韦旋度方程出发,详细讨论FDTD法计算中时间步长和空间步长的选取原则,推导完全匹配层(PML)吸收边界条件在直角坐标下的差分格式,给出算例在区域截断边界分别设置PML吸收边界条件计算,结果表明,采用PML吸收边界具有反射小、馈源模型简单、收敛速度快等优点。
针对宽带、高频特性,重点说明了激励源的设置、金属导体的设置和吸收边界条件等问题,将PML吸收边界应用于微带结构中,用FDTD方法仿真模拟微带贴片天线的时域特性,然后通过离散傅立叶变换(DFT)来进行其相应的频域特性的分析。在此过程中,侧重于微带贴片天线时域特性的研究。