基于有限元法的填充非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)傳輸特性研究.pdf

1、脊波導(dǎo)因其有較低的截止頻率、低阻抗特性和寬的單模帶寬等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已在微波與毫米波器件中的應(yīng)用越來越廣泛。對(duì)脊波導(dǎo)的研究一直沒有停止,但是對(duì)填充非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)的研究較少。為了尋找在工程實(shí)踐應(yīng)用中傳輸性能更好的脊波導(dǎo)器件,需要對(duì)各種形狀的脊波導(dǎo)和填充非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)進(jìn)行研究和分析,以便設(shè)計(jì)出優(yōu)良的波導(dǎo)器件。
　　 波導(dǎo)的傳輸特性是衡量其性能的重要指標(biāo),截止特性、單模傳輸帶寬和衰減特性是脊波導(dǎo)傳輸特性的重要參數(shù)。本文系統(tǒng)的研究了填充非

2、均勻介質(zhì)矩形、梯形和倒梯形對(duì)稱雙脊波導(dǎo)截止波長(zhǎng)、單模帶寬和衰減常數(shù)隨脊波導(dǎo)的尺寸、填充介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)、工作頻率的變化關(guān)系,計(jì)算了橫電波模式下的參數(shù)值,并給出了參數(shù)變化的圖表。
　　 理論推導(dǎo)了填充非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)三個(gè)參數(shù)的計(jì)算式;采用有限元法結(jié)合MATLAB軟件工具,對(duì)填充非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)進(jìn)行了建模;編程計(jì)算了非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)在不同尺寸、相對(duì)介電常數(shù)和工作頻率下的參數(shù);所得部分?jǐn)?shù)據(jù)與權(quán)威文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,從而驗(yàn)證了所用

3、方法的可行性與正確性。
　　 研究結(jié)果表明:填充非均勻介質(zhì)的脊波導(dǎo)比未填充介質(zhì)的脊波導(dǎo)更容易得到較長(zhǎng)的截止波長(zhǎng)和較低的截止頻率:在制造工藝許可的范圍內(nèi),使雙脊間距盡量小便可得到更寬的單模帶寬。該類脊波導(dǎo)可用于脊波導(dǎo)濾波器、波導(dǎo)型介質(zhì)柱帶通濾波器和放大器等。填充非均勻介質(zhì)脊波導(dǎo)的衰減常數(shù)隨著工作頻率的增大先急劇減小而后趨于緩慢增大趨勢(shì);當(dāng)工作頻率固定時(shí),衰減常數(shù)隨著雙脊間距或填充介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)的增大而增大。在工程實(shí)踐中,可根據(jù)需