利用矩量法和散射矩阵算法仿真一般多层盒式 PCB 的 S 参数
计算物理
2026-05-19 v1 应用物理
经典物理
摘要
印制电路板（PCB）建模是 PCB 生产过程的重要组成部分，设计者旨在物理 PCB 制造之前优化所需的输出特性。由于 PCB 的特定形状，即封闭在相对简单形状的介电基质内的薄且高导电组件，PCB 建模问题适合采用所谓的 2.5D 矩量法（MoM）求解 Maxwell 方程的积分方程来求解。为此，需要推导基质介质 Green 函数的解析表达式。已有许多研究推导了波导中横向 Green 函数分量的表达式，用于建模屏蔽层状介质中的平面金属化层。包含允许同时建模纵向和横向电流的完整 Green 函数的研究则少得多。在本研究中，我们提出了一种工具来解决涉及横向和纵向电流的屏蔽 PCB 建模问题，其中层状波导中的 Green 函数使用 S 矩阵形式推导。我们的方法将计算层状波导中完整并矢 Green 函数的直观方法与 S 矩阵方法固有的数值稳定性相结合。Green 函数用与电电流源和电场观测点所在的 PCB 层相关联的三组 S 矩阵表示。MoM 使用表面屋顶基函数、体积脉冲基函数和线性基函数实现，为此我们提供了重叠积分，以建模平面金属化层和线状垂直互连。通过两个数值例子验证了该方法的有效性。该方法可扩展到其他基函数以建模各种形状的物体。
引用
@article{arxiv.2605.18492,
title = {Simulation of S-parameters of general multilayer boxed PCBs with the method of moments and the scattering matrix algorithm},
author = {A. O. Makarenko and P. Zheglova and R. Gaponenko and R. V. Salimov and R. I. Tikhonov and A. A. Shcherbakov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.18492},
year = {2026}
}