基于時(shí)域有限差分法的部分介質(zhì)填充脊波導(dǎo)傳輸特性研究.pdf

1、1966年YeeK.S.首次提出了時(shí)域有限差分法,此后時(shí)域有限差分法一直受到廣泛的關(guān)注,并已廣泛應(yīng)用于波導(dǎo)與諧振腔系統(tǒng)、天線(xiàn)輻射特性、電磁兼容以及電磁散射等數(shù)值計(jì)算問(wèn)題中。
　　 脊波導(dǎo)具有較長(zhǎng)的截止波長(zhǎng)以及較低的阻抗特性等特點(diǎn),使其在微波與毫米波器件中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與非填充介質(zhì)脊波導(dǎo)相比,部分介質(zhì)填充脊波導(dǎo)有較長(zhǎng)的截止波長(zhǎng),較窄的單模帶寬等特性。然而目前對(duì)脊波導(dǎo)特性的研究,大多為非填充脊波導(dǎo),對(duì)介質(zhì)填充脊波導(dǎo)特性研究的數(shù)據(jù)

2、較少,這在一定程度上限制了脊波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。因此本文利用時(shí)域有限差分法對(duì)部分介質(zhì)填充脊波導(dǎo)的傳輸特性進(jìn)行了研究。
　　 時(shí)域有限差分法在計(jì)算電磁學(xué)方面有著廣泛的應(yīng)用,本文采用MATLAB軟件工具,對(duì)介質(zhì)填充脊波導(dǎo)進(jìn)行建模,計(jì)算了橫電波模式下不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的部分介質(zhì)填充矩形對(duì)稱(chēng)雙脊波導(dǎo)、梯形對(duì)稱(chēng)雙脊波導(dǎo)、倒梯形對(duì)稱(chēng)雙脊波導(dǎo)的傳輸特性。所得部分?jǐn)?shù)據(jù)與國(guó)外已有的權(quán)威文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,誤差在合理范圍之內(nèi),從而驗(yàn)證了所用方法

3、的可行性與正確性。
　　 論文系統(tǒng)推導(dǎo)了部分介質(zhì)填充脊波導(dǎo)應(yīng)用時(shí)域有限差分法計(jì)算截止波長(zhǎng)、單模帶寬和衰減常數(shù)的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算了部分介質(zhì)填充脊波導(dǎo)主模截止波長(zhǎng)、單模帶寬和衰減常數(shù)與脊波導(dǎo)尺寸以及填充介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)之間的關(guān)系,并給出了變化曲線(xiàn)。研究結(jié)果表明:介質(zhì)填充脊波導(dǎo)比非介質(zhì)填充脊波導(dǎo)更容易得到較長(zhǎng)的截止波長(zhǎng)和較低的截止頻率。在制造工藝允許的情況下,可以通過(guò)增大脊間距來(lái)達(dá)到減小衰減的目的。通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)可得到:倒梯形雙脊波導(dǎo)截止