In diesem Beispiel wird die Simulation eines Hohlleiterfilters beschrieben, das neben mehreren Irisblenden auch Hohlrauminverter der E- und H-Ebene enthält [1]. Die grundlegende Geometrie ist in Abbildung 1 im CAD-Format dargestellt, wobei sich der hohlraumgestützte Inverter in der E-Ebene oberhalb des Hohlleiters und der hohlraumgestützte Inverter in der H-Ebene auf der Rückseite befindet. Der Hohlleiter ist WR-90, und die Abmessungen des Entwurfs, einschließlich der Abstände und Abmessungen der Hohlräume und Blenden, können einfach als Parameter in das XFdtd-Modell eingegeben werden. Die Struktur wird mit einer Basiszellengröße von 0,4 mm vernetzt, und an allen Teilen werden Festpunkte verwendet, um sicherzustellen, dass die FDTD-Gitterlinien die CAD-Abmessungen überlappen.
Auf den Eingangsanschluss wird eine Grundschwingung angewendet, wie in der Schnittdarstellung des Netzes in Abbildung 2 gezeigt. Die Frequenz für die Eingangsanregung beträgt 12 GHz, wodurch der Frequenzinhalt in der Simulation über den Bereich von 8 bis 12 GHz des Geräts gewährleistet ist. Das Ergebnis der Simulation sind die S-Parameter an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen, einige Bilder der transienten Ausbreitung des elektrischen Feldes durch das Gerät und Punktsensoren des elektrischen Feldes über der Zeit.
Abbildung 1: CAD-Darstellung des Geräts, wie es in XFdtd konstruiert wurde.
Die Simulation benötigt etwa 122 MB Computerspeicher und läuft bis zur Konvergenz von -45 dB in etwas mehr als 14 Minuten auf einer NVIDIA C1060 Tesla GPU-Karte.
Nach der Simulation stimmen die resultierenden S-Parameter an jedem Anschluss, die in Abbildung 3 dargestellt sind, gut mit den in der Arbeit berichteten Messwerten überein. Das transiente elektrische Feld zu einem bestimmten Zeitpunkt durch den Querschnitt des Filters ist in Abbildung 4 dargestellt. Abbildung 5 zeigt das transiente elektrische Feld an Punkten, die sich direkt neben den Anschlüssen befinden.
Abbildung 3: Die Ergebnisse von S11 und S21 des Bauelements, wie sie in XFdtd simuliert wurden.
Abbildung 4: Transiente elektrische Felder, die sich im Filter ausbreiten.
Abbildung 5: Punktsensor für das elektrische Feld an den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Filters.
Referenzen
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Q. F. Zhang und Y. L. Lu, "Design of Wide-Band Pseudo-Elliptic Waveguide Filters With Cavity-Backed Inverters," IEEE Microw. and Wirel. Comps. Letters, Vol. 20, Nov. 2010, S. 604-606.
