3、毫米波无源结构数值分析方法综述

毫米波无源结构数值分析方法综述

在毫米波无源结构的分析中，有多种数值方法可供选择，每种方法都有其独特的优势和局限性。本文将详细介绍几种常见的数值方法，包括广义散射矩阵法、谱域法、等效波导模型和平面电路模型，并对它们的特点进行比较。

1. 广义散射矩阵法

广义散射矩阵法最初是为分析复杂的不连续性问题而开发的，也可用于表征无源组件中常见的级联不连续性，如 E 面滤波器。该方法通过主模和高阶模来综合两个不连续性之间的相互作用，并且通常需要与其他技术（如模式匹配法）结合使用。

1.1 分析步骤

• 表征不连续性 ：首先，需要对微波电路中涉及的所有不连续性进行表征。这种表征通过广义散射矩阵来表示，它与微波网络理论中使用的散射矩阵密切相关，但不同之处在于除了主模外还包含高阶模。因此，广义散射矩阵通常是无穷阶的。
• 确定散射矩阵元素 ：以图 10 中的级联不连续性为例，对于第一个结，当从左侧以单位幅度激励第 p 模时，若向左反射的第 n 模的复振幅为 $A_n$，则广义散射矩阵 $S_1$ 的 $(n, p)$ 元素为 $A_n$；若向右传输的第 m 模的振幅为 $B_m$，则 $S_{21}(m, p)$ 为 $B_m$。同样，对于第二个结，也可以得到其广义散射矩阵 $S_2$。在进一步分析之前，需要通过某种方法（如模式匹配技术）找到所有的散射矩阵元素。
• 组合散射矩阵 ：接下来，将 $S_1$ 和 $S_2$ 组合起来，得到级联结的复合矩阵。具体公式如下：
• 复合矩阵的元素由一系