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现代社会中，人类的计算能力往往和计算工具以及算法的性能有着密不可分的关系，一种好的数值算法可以广泛的运用于各种不同的领域；同时在解决复杂问题时，由于分析与计算的复杂性，所以，数值算法的实用性的不断提高和发展与计算机的性能也有着莫大的联系。如今，电子计算机的更新和换代周期不断缩小，计算机的硬件水平也得到了很大的提高，并且各个领域中不断有超级计算机的出现，大大提高了计算机的计算和分析能力，并且一般的计算机便可以进行数值仿真的试验，这便使得数值仿真技术得到了普遍的运用。但是制约数值计算方法发展的因素往往不在于计算机硬件性能的提高，数值算法计算效率的提升相对于硬件性能的提省显得更为重要[3]。所以从1950年以后，人们将更多地目光投入到了数值方法的发展和数值方法的优化当中，很多数值计算的方法不断地涌现，并且被运用到了各种不同的领域。实际的运用之中一般主要包括偏微分类方法如有限元法[4]、有限差分法[5]；积分类方法如边界元法[6]、矩量法[7]；以及其它如模匹配方法[8]、射线类方法[9]等等，这些方法有优点也有各自的局限性，但都在不同领域中得到了广泛的运用；其中，有限元方法在模拟任意特性的复杂材料和复杂几何结构方面的具有很出色的能力，同时在并行处理的实用性以及程序的通用性等方面也有着很好的性能，所以有限元方法得到了普遍的运用。同时，有限元法作为差分类方法的一种，其导出线性系统具有高度稀疏性。而以积分方程为基础的数值方法，通过计算得到的离散方程的系数矩阵里面的含有很多的未知参量，求解其中的元素的时候需要大量的计算，这就使得以积分方程为基础的数值计算方法虽然具有相对少的未知量，但是在综合计算计算方法的计算量和效率方面，有限元方法便显示出更好的优势。在这样的基础之上，到目前为止，随着有限元方法的不断优化与发展，有限元方法在电磁计算的各个方面都已得到了很广泛的运用，成为数值计算算法中最广泛运用的算法之一。现在对有限元方法的研究也成为许多学者的研究方向，在近几年中与有限元法方面相关的的可以科技论文更是层出不穷，也有系统介绍有限元技术以及其在电磁场与微波技术方面应用的书籍不断出版，比如金建铭的《电磁场有限元方法》[10]等。基于有限元方法的各种优点，目前有很多的国家和组织都在有限元法的研究上面花了很多大的投入，并且不断有成熟的商用软件的出现 [11]，如HFSS、ANSYS等，并且在实际的工程领域之中得到了广泛的应用。任何事物都是在不断发展当中前进的，科学也是同样的，随着现代电磁学的不断发展和运用，很多的现行的方法都已经逐渐的解决不了一些新出现的问题，为了能够解决不断出现的新的问题，这时更需要对有限元法进行进一步优化，不断融合一些新的算法从而拓展其解决新的复杂问题的能力[2]。
1.2 研究背景和现状
1.3 本文的内容安排
本次毕业设计的主要工作是，在掌握电磁场与电磁波理论的基础之上，理解有限元方法的基本思想；并且运用电磁仿真软件分析具体算例验证程序的正确性和适用性。
本文的第二章主要介绍了有限元的基本原理，包括电磁场的边值问题、两种常用的两种最常用电磁场控制方程的近似方法伽辽金加权余量法与里兹变分法、有限元的步骤和系统特征、完全匹配的原理以及基于3点法提取S参数的有限元分析电路问题的后处理技术。
本文的第三章和第四章，分别以介绍了基于有限元的波导和微带线的微波电路的分析和运用，并结合具体的算例对方法的有效性作出分析。
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