PCB中金属和介质的矩量计算技术。gydF4y2Ba
PCB由金属部件和电介质部件组成。计算求解电磁问题的第一步是离散麦克斯韦方程组。这个过程的结果是这个矩阵-向量系统:gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba-应用电压矢量。这个信号可以是施加到天线上的电压或功率,也可以是落在PCB组件输入端口的入射信号。gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba-表示PCB元件表面电流的电流矢量。gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba-相关的交互矩阵或阻抗矩阵gydF4y2BaVgydF4y2Ba来gydF4y2Ba我gydF4y2Ba.为了计算电路板天线的相互作用矩阵,分别考虑了电路板天线的金属部分和介质部分的影响。gydF4y2Ba
RF PCB Toolbox™使用矩量法(MoM)来计算相互作用矩阵和求解系统方程。gydF4y2Ba
MoM配方分为三部分。gydF4y2Ba
离散化使公式能够从连续域到离散域。这一步叫做gydF4y2Ba啮合gydF4y2Ba.在MoM配方中,PCB的金属表面被网格成三角形,介质体积被网格成四面体。gydF4y2Ba
金属。gydF4y2Ba要计算PCB上的表面电流,首先定义基本函数。RF PCB工具箱使用Rao-Wilton-Glisson (RWG)[2]基函数。箭头表示电流的方向。gydF4y2Ba
基函数包括一对相邻(不一定共面)三角形,类似于线性电流分布的小空间偶极子。每个三角形都带有一个正电荷或负电荷。gydF4y2Ba
对于任意两个三角形,gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ,在地区gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ,并共享共同的边缘gydF4y2Ba ,基函数为gydF4y2Ba
-由三角形自由顶点绘制的向量gydF4y2Ba 观察点gydF4y2Ba
-从观测点到三角形自由顶点的向量gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
基函数在两个相邻三角形外为零gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba .RWG向量基函数是线性的,没有通量(没有法向分量)通过它的边界。gydF4y2Ba
电介质。gydF4y2Ba基函数用来表示未知量。在PCB组件的情况下,未知的量是金属结构上的表面电流和介质体积引起的通量密度。RF PCB工具箱使用Rao-Wilton-Glisson (RWG)[2]基函数。gydF4y2Ba
对于介质体积,RF PCB工具箱使用零阶边基函数来模拟通量密度。gydF4y2Ba
图中显示了一个基于边缘的基函数。向量的变化垂直于底边AB(或)gydF4y2Ba ).边CD(或)的向量gydF4y2Ba )定义基函数。在一个四面体中,基函数是一个常数场gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba-归一化系数。gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba-定义基函数的边的向量。gydF4y2Ba
金属。gydF4y2Ba相互作用矩阵为复密对称矩阵。它是一个正方形gydF4y2BaNgydF4y2Ba——- - - - - -gydF4y2BaNgydF4y2Ba矩阵,gydF4y2BaNgydF4y2Ba为基函数的个数,即结构内边的个数。给出了具有256个基函数的结构的典型相互作用矩阵:gydF4y2Ba
为填充相互作用矩阵,计算PCB表面各基函数之间的自由空间格林函数。最终的相互作用矩阵方程为:gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
-自由空间绿色的功能gydF4y2Ba
为了计算交互矩阵,在输入端口用1v的电压激励PCB。所以电压矢量在除了馈电边的其他地方都是零值。求解方程组,计算未知电流。一旦确定了未知电流,就可以计算PCB的磁场和表面特性。gydF4y2Ba
电介质。gydF4y2Ba相互作用矩阵为复密对称矩阵。为填充相互作用矩阵,计算PCB表面各基函数之间的自由空间格林函数。最终的相互作用矩阵方程为:gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba毫米gydF4y2Ba
-金属间相互作用。对于一个纯金属结构,你只计算这个对称方阵。gydF4y2Ba
ZgydF4y2BaDDgydF4y2Ba
-介电对介电相互作用。对于纯介电结构,你只计算这个对称方阵。gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba医学博士gydF4y2Ba
和gydF4y2BaZgydF4y2BaDMgydF4y2Ba
-这些矩阵计算金属和电介质之间的相互作用。这个矩阵不是对称方阵。gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
是自由空间绿地的功能。gydF4y2Ba
是每个四面体内的复介电常数。gydF4y2Ba
是四面体每个面上的差分对比。gydF4y2Ba
对于复合金属结构,必须计算所有四个矩阵。gydF4y2Ba
从相互作用矩阵图中,你可以观察到矩阵是对角占优的。越远离对角线,这些项的大小就越小。这个行为与格林函数的行为相同。格林函数随着距离的增加而减小gydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2Bar 'gydF4y2Ba增加。因此,准确地计算对角线上和靠近对角线的区域是非常重要的。gydF4y2Ba
对角线上和周围的这个区域叫做对角线gydF4y2Ba邻居地区gydF4y2Ba.邻域定义在一个半径球面内gydF4y2BaRgydF4y2Ba,在那里gydF4y2BaRgydF4y2Ba是用三角形的大小表示的。三角形的大小是从三角形的中心到它的任何顶点的最大距离。默认情况下,gydF4y2BaRgydF4y2Ba是三角形的两倍大。为提高精度,采用高阶积分格式计算积分。图中显示了金属结构的典型相互作用矩阵gydF4y2BaZgydF4y2Ba毫米gydF4y2Ba
有256个基函数。gydF4y2Ba
介质相互作用矩阵也是对角占优的。越远离对角线,这些项的大小就越小。这个行为与格林函数的行为相同。格林函数随着距离的增加而减小gydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2Bar 'gydF4y2Ba增加。因此,准确地计算对角线上和靠近对角线的区域是非常重要的。对于电介质gydF4y2Ba邻居地区gydF4y2Ba是基于四面体的平均大小。gydF4y2Ba
沿着对角线,gydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2Bar 'gydF4y2Ba是相等的,并定义格林函数变奇。为了去除奇异点,提取是按这些条件进行的。gydF4y2Ba
方程右边的两个积分,称为势积分或静态积分,是用解析结果[3]求得的。gydF4y2Ba
奇异点提取的方程gydF4y2BaZgydF4y2BaDDgydF4y2Ba
矩阵:gydF4y2Ba
哈林顿gydF4y2Ba矩量法现场计算gydF4y2Ba.纽约:麦克米伦出版社,1968年出版。gydF4y2Ba
[2] Rao, S. M., D. R. Wilton,和A. W. Glisson。"任意形状表面的电磁散射"gydF4y2BaIEEE。反式。天线和传播gydF4y2Ba, AP-30卷,第3期,1982年5月,409-418页。gydF4y2Ba
威尔顿,D. R., S. M. Rao, A. W. Glisson, D. H. Schaubert, O. M. Al-Bundak。c·m·巴特勒。多边形和多面体域上均匀和线性源分布的潜在积分gydF4y2BaIEEE。反式。天线和传播gydF4y2Ba.AP-30卷,第3期,1984年5月,276-281页。gydF4y2Ba