微带电路和天线阵列的快速电磁仿真

随着计算能力的提高和数值方法的发展，单片微波集成电路(MMIC)和微带天线的严格全波分析有了可能。在所有的数值方法中，采用混合位积分方程(MPIE)的空域矩量法(MoM)被认为是处理这种平面复杂结构最为强有力的工具之一。 本文采用了两种快速算法来减少矩量法的内存需求和计算复杂度。一种是快速傅立叶变换(FFT)加速算法。此方法可以追溯到众所周知的共轭梯度快速傅立叶变换(CG-FFT)方法，但它存在必须等间距离散的限制。为了克服这个缺陷，应用了另一种快速算法即自适应积分方法(AIM)，它既保留了三角元基函数精确建模的能力又具备CG-FFT方法的优点。这两种算法都将存储量减少到了O(N)，而计算复杂度降低到了O(N log N)，其中N是未知数的个数。然而，FFT技术并不能减少Krylov子空间迭代解法的迭代步数，它是由积分算子或离散线性系统矩阵的谱特性决定的。文中采用了几种预条件技术来降低算子方程的条件数。 通过上述这些措施，提出了几种分析微带结构的快速积分方程求解器，它们比传统的解法收敛快了很多。文中给出的一些电路和天线的算例验证了这些算法的准确性和有效性。