[发明专利]基于时域谱元法的微波无源电路电磁热一体化分析方法

摘要

本发明公开了一种基于谱元法的微波无源电路电磁热一体化分析方法该方法首先采用时域谱元法求解麦克斯韦方程组，求出电路在高功率脉冲作用下瞬时的电场和磁场分布，得出当前时刻的电磁损耗。假设模型内部电磁损耗全部转化为热能，将所得热能带入热传导方程，得到当前时刻各点的温度分布情况。利用介电参数随温度变化的关系式得到下一时刻材料的电特性参数并再次计算电磁场方程，得出电磁损耗。如此反复循环，直到完成预定加热时间。电磁热一体化分析可以清楚的得到滤波器在不同脉冲的作用下，模型内部温度随时间变化的分布情况，建模灵活，剖分方便，形成的矩阵具有良好的稀疏性，求解效率较高。

主权项

1.一种基于时域谱元法的微波无源电路电磁热一体化分析方法，其特征在于步骤如下：第一步，建立微波无源电路的求解模型，并采用曲六面体对模型进行剖分，得到模型的结构信息，包括六面体的单元信息及节点信息；第二步，从麦克斯韦方程方程组出发，对等式采用伽辽金法测试，强加电场边界条件，得到电场波动方程，进而求解得到各节点t_n时刻的电场及电流分布；第三步，由电场及电流分布得出各节点电磁损耗，包括介质损耗及导体损耗；第四步，建立微波无源电路的热传导方程，将电磁损耗作为热源项代入该方程中，求解得到各节点温度分布；第五步，判断t_n时刻是否为预定加热时刻，若是预定加热时间则停止计算，若不是预定加热时间，则更新电场波动方程中的介电常数和电导率，计算t_n+1的电场分布及电流分布；第一步中，建立微波无源电路求解模型时忽略金属贴片厚度，第二步数值分析计算时，在原本模型金属贴片位置处强加金属边界条件；第三步中，计算微波电路的介质损耗和金属带上的导体损耗：由计算得到各节点介质损耗，其中：σ'＝σ+2πfε”，是电场E的均方根值，ε”为复介电常数的虚部；ε、σ'分别对应待求电场值处的复介电常数实部和等效电导率，ε_r”为复相对介电系数的虚部，f为信号源中心频率，σ为电导率，由得到各节点的导体损耗，R_S为导体的表面电阻，为表面电流。