基于FDTD的电磁-热耦合分析方法及其在微波器件热分析中的应用-电子与通信工程专业论文.docx

南京理工大学硕士学位论文基于FDTD的电磁--热耦合分析方法及其在微波器件热分析中的应用姓名:郭青华申请学位级别:硕士专业:电子与通信工程指导教师:王贵;陈如山;曹宏海201203摘要 I\『删、,206't552人们自从发现电磁波以来,已经将其应用到了生产和生活中的众多领域。而自然界中的绝大多数物质是电磁有耗介质,电磁波在其中传播时会产生热,进而导致其升温,并由此引起物质热特性和电磁特性的变化,这种变化反过来影响物体中热和电磁场的分布。人们之前对电磁现象研究时通常将介质近似当作无耗的,并忽略温度变化对电磁场的影响。但是近年来随着微波加热应用的日益广泛和微波通信系统中器件发热的日益严重,。本文在前人研究成果的基础上,,并将其应用于微波加热和微波器件的热分析中。文章内容如下:l,介绍了本文采用的数值方法FDTD的基本方程,讨论它的数值稳定性、色散特性、截断边界条件和激励源的设置。2,简单介绍了传热学基本原理,并把FDTD算法应用到导热微分方程的求解中,编写了三维热场的FDTD计算代码。3,分析了电磁场能转化为热能的过程,,通过几个微波加热的算例,验证了程序的正确性。4,从场的角度出发,,并研究了不同电磁激励下微波器件温度变化的区别,为实际微波电路的热分析提供了理论依据和指导。关键词:FDTD算法, , icwaveWaSfoundbyhumanbeings,ithaSbeenmadeuseofinmanyfieldsbothinproductionandpeople’,icwave,icwave,,icdialects,,asmicrowave-municationsystemsgohotterandhotter,,ic-thermalcoupledprocess,:1,SomebasicintroductionofthetheoryofFDTDaregiven,’stability,dissipation,,Depictsbasictheoriesofheatconduction,andimpliestheFDTDmethodintotheresolutionofpartialdifferentialequationofheatconduction,,-,ponentsinafieldperspective,icexcitation,offeringafoundationandguidanceforthethermalanalysisofpracticalmicrowavecircuits.Ⅱ亟±诠塞 基王E旦卫2酸血丝:垫塑金岔查丘友这壁基查丝适墨缝塾佥堑生数廛旦Keywords:FDTDmethod,ic-thermalcouple,,麦克斯韦()通过数学推理,预言了电磁振荡会在其周围空间产生电磁波,电磁波以光速向外传播【lJ。1888年,德国物理学家赫兹(HeinrichRudolfHertz)通过实验证实了电磁波的存在,并研究了它的一些性质[21。1901年,意大利工程师马可尼(GMarconi)的研究小组用他们的大功率无线电装置,在法国纽芬兰海岸成功接收到了英国发射出来的电码,人类第一次使电磁波横越大西洋PJ。微波是指波长在lmm~lm之间的电磁波【3J。微波的波长短,用做无线通信的载波信息容量大,对障碍物的穿透性好,这些特点是长波,中波和短波所不具备的14】。第二次世界大战时,各国对雷达的需求大大增加,这种情况极大地促进了微波技术的发展【5】。第二次世