基于端口参数提取的自洽电磁-电路耦合有限元求解器

电磁（EM）-电路系统的自洽求解对许多应用具有重要意义，这引发了大量关于二者耦合方法的研究。在时域中，这通常涉及与场求解器和非线性电路求解器的紧密集成（或耦合）。这与频域中线性/弱非线性电路与 EM 系统的耦合分析形成鲜明对比。在频域中，通常提取等效端口参数然后输入电路求解器。这种方法有几个优点：（a）端口数通常少于自由度数量，从而节省成本；（b）与电路无关；（c）可与多种器件模型集成。端口提取等同于获取线性 EM 系统的脉冲响应。在时域中，实现此目的所需的解卷积是不稳定的。近来，针对时域积分方程开发了一种新方法以克服该瓶颈。我们将此方法推广至时域有限元法，并通过若干算例展示其效用；重要的是，我们证明了对于非线性电路系统，使用完全耦合或端口提取获得的自洽解在所需精度上完全一致。这在一个节点网络内得到展示。我们还展示了端口提取数据直接与漂移扩散方程集成以建模器件物理。