基于時域有限差分法的部分介質填充脊波導傳輸特性研究.pdf

1、1966年YeeK.S.首次提出了時域有限差分法,此后時域有限差分法一直受到廣泛的關注,并已廣泛應用于波導與諧振腔系統(tǒng)、天線輻射特性、電磁兼容以及電磁散射等數(shù)值計算問題中。
　　 脊波導具有較長的截止波長以及較低的阻抗特性等特點,使其在微波與毫米波器件中的應用越來越廣泛。與非填充介質脊波導相比,部分介質填充脊波導有較長的截止波長,較窄的單模帶寬等特性。然而目前對脊波導特性的研究,大多為非填充脊波導,對介質填充脊波導特性研究的數(shù)據(jù)

2、較少,這在一定程度上限制了脊波導器件的設計和應用。因此本文利用時域有限差分法對部分介質填充脊波導的傳輸特性進行了研究。
　　 時域有限差分法在計算電磁學方面有著廣泛的應用,本文采用MATLAB軟件工具,對介質填充脊波導進行建模,計算了橫電波模式下不同結構參數(shù)的部分介質填充矩形對稱雙脊波導、梯形對稱雙脊波導、倒梯形對稱雙脊波導的傳輸特性。所得部分數(shù)據(jù)與國外已有的權威文獻中的數(shù)據(jù)進行了對比分析,誤差在合理范圍之內,從而驗證了所用方法

3、的可行性與正確性。
　　 論文系統(tǒng)推導了部分介質填充脊波導應用時域有限差分法計算截止波長、單模帶寬和衰減常數(shù)的數(shù)學模型,計算了部分介質填充脊波導主模截止波長、單模帶寬和衰減常數(shù)與脊波導尺寸以及填充介質相對介電常數(shù)之間的關系,并給出了變化曲線。研究結果表明:介質填充脊波導比非介質填充脊波導更容易得到較長的截止波長和較低的截止頻率。在制造工藝允許的情況下,可以通過增大脊間距來達到減小衰減的目的。通過對比數(shù)據(jù)可得到:倒梯形雙脊波導截止