给我一个简单的差分微带线的数学模型代码,并计算散射参数和出图,激励是正弦波,代码中不要出现函数调用
时间: 2024-03-15 12:46:58 浏览: 18
好的,以下是一个简单的差分微带线的数学模型代码,以及计算散射参数和出图。在这个例子中,我们将使用Python来编写代码。
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定义常数
c = 299792458 # 光速
e0 = 8.854187817e-12 # 真空介电常数
u0 = 1.2566370614e-6 # 真空磁导率
wavelength = 0.03 # 波长
epsilon_r = 4.4 # 介电常数
h = 0.001 # 微带线厚度
w = 0.02 # 微带线宽度
l = 0.1 # 微带线长度
d = 0.02 # 微带线间距
# 定义微带线的传输线参数
epsilon_eff = (epsilon_r + 1) / 2 + (epsilon_r - 1) / 2 * (1 + 12 * h / w) ** (-0.5)
delta_l = (w + h) / 2 * (0.5 + 0.414 * (epsilon_eff + 0.02) / (epsilon_eff - 0.258) * ((h / w + 0.8) / (wavelength / h + 0.264))) # 线段长度
delta_t = delta_l / c * (epsilon_eff * u0) ** 0.5 # 线段时间
Z0 = 60 / ((epsilon_eff ** 0.5) * np.log((8 * h) / (0.8 * w + h))) # 特征阻抗
# 定义正弦波激励
N = 1000 # 离散化采样点数
f = 10e9 # 激励频率
t = np.linspace(0, N * delta_t, N) # 时间轴
E = np.sin(2 * np.pi * f * t) # 激励电场
# 定义微带线的传输线模型
V = np.zeros(N) # 线上电压
I = np.zeros(N) # 线上电流
S11 = 0 # 反射系数
S21 = 0 # 传输系数
for i in range(N - 1):
V[i + 1] = V[i] - delta_t / (h * e0) * (I[i] + I[i + 1]) / 2
I[i + 1] = I[i] - delta_t / (h * u0) * (V[i] - V[i + 1]) / 2
S11 += (np.exp(-1j * 2 * np.pi * f * t[i]) - np.exp(-1j * 2 * np.pi * f * t[i + 1])) * V[i + 1] / E[i] / N # 计算反射系数
S21 += (np.exp(-1j * 2 * np.pi * f * t[i]) - np.exp(-1j * 2 * np.pi * f * t[i + 1])) * V[i + 1] / E[i] / N # 计算传输系数
# 绘制结果图形
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot(t, V)
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Voltage (V)')
plt.title('Voltage of Microstrip Line')
plt.figure(figsize=(8, 6))
plt.plot(t, E)
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Electric Field (V/m)')
plt.title('Excitation Electric Field')
plt.show()
print('反射系数 S11 =', S11)
print('传输系数 S21 =', S21)
```
运行后,你将会看到两个图像,一个是微带线上的电压随时间的变化,另一个是激励电场随时间的变化。此外,程序还会打印出反射系数和传输系数的值。
请注意,这只是一个简单的模型,仅用于演示差分微带线的基本原理。在实际应用中,您需要考虑更多的因素,例如微带线的精确几何结构、材料特性等等。