[发明专利]一种平面微带电路的快速多层方向性仿真方法

摘要

本发明公开了一种分析平面微带电路的快速多层方向性方法，它是基于快速多层方向性方法实现对平面微带电路结构的分析，该方法采用平面三角形面元对复杂电路进行剖分，并将快速方向性多层算法结合RWG函数应用于电场积分方程，保证了模型的计算精确性；利用在场源点距离足够远时矩量法形成的阻抗矩阵具有很好低秩特性原理，对远场区采用多层方向性快速计算，格林函数由低秩表达式展开，且展开式只涉及核函数的计算，大大降低了多层微带电路中的计算复杂度，使计算复杂度和内存需求降低到O(NlogN)量级。本发明还采用四叉树形式对平面微带多层电路进行分组分析，有效降低了内存消耗，计算结果准确，实验测试费用低，可广泛应用于对复杂电路的仿真分析中。

主权项

一种分析平面微带电路的快速多层方向性方法，它是一种基于快速多层方向性方法(FDMA)的快速算法通过利用低秩表达式的展开来实现对平面微带电路的快速分析，其特征在于它是按照以下操作步骤实现：第一步，利用Ansys软件建立目标的几何剖分模型，根据复杂电路的几何尺寸，用计算机辅助设计工具进行建模，采用基于Rao‑Wilton‑Glisson(RWG)基函数的三角形网格对电路目标模型进行分别剖分，每平方电波长内剖分的三角形数目大于120，得到目标的几何信息并且设置激励源的参数边信息以及施加激励源；第二步，采用四叉树结构对剖分后的目标模型进行分组，用一个正方形将目标体包围住，该正方形定义为第零层的第一个且是最后一个组结点，把该正方形等分为四个子正方形结点形成第一层组结点，然后再对每个子正方形进行与上一步相同的细分，并以此类推直到最底层正方形的尺寸达到所需合适的大小为止；第三步，根据目标尺寸区分近场区和远场区，首先根据上述组的尺寸区分低频域和高频域，对于组的尺寸小于1个电波长的定为低频域，大于等于1个电波长的定为高频域，然后再将低频域和高频域分别按照每个正方形组相邻的正方形组设定为近场区组，将包含该正方形的下一层正方形区域的近场区设定为该层组的远场区；第四步，根据第一步中得到的目标几何信息以及第二步中所得到的组的信息，对近场区目标模型直接采用矩量法进行计算场源组间相互作用，即先在目标表面建立等效电流积分方程，再将选定的RWG基函数对未知等效流进行近似展开，然后代入积分方程，最后选择RWG基函数作为加权函数，使在加权平均的意义下积分方程的余量为零，由此将连续的积分方程转换为矩阵方程，得到近场作用阻抗矩阵信息；第五步，根据第二步中所得到的组的信息，采用快速多层方向性算法实现远场区场源组间相互作用，即对于任意观察组，经过随机采样，得到每一层的等效点以及关联矩阵，将远场作用的格林函数展开成低秩表达式的形式，通过核函数计算得到远场作用阻抗矩阵信息；第六步，根据上述近场区、远场区场源组间相互作用所得到的阻抗矩阵的信息，采用广义最小余量法求解系统矩阵方程，得到模型表面电流系数；第七步，根据电流系数，计算电磁特性参数，得到复杂电路模型表面电流分布参数，最后利用电流分布参数计算出目标模型的各种电磁特性参数，完成对平面微带电路的分析过程。