论文部分内容阅读
脊波导具有较低的截止频率、较宽的单模带宽及较低特性阻抗等优点,近年来使脊波导元器件在雷达、通信系统及微波信息处理中得到了广泛应用。波导传输特性问题的分析是微波理论与技术领域中重要的实际问题之一,它是研究微波传输线和设计相关波导元件的基础。有限元法是一种用于求解微分方程组或积分方程组数值解的数值分析方法,该方法是以变分原理为理论基础发展起来的,能够有效的解决大多数物理和工程问题。波导的截止波长、单模带宽、衰减常数、功率容量和特性阻抗等特性参数是衡量其传输性能的重要指标。针对脊波导器件在生产、装配及使用中可能产生的变形,本文在MATLAB环境下运用有限元法,主要研究错位变形和受力变形对矩形单脊波导和梯形单脊波导传输特性的影响。通过编程对不同结构尺寸的变形脊波导横截面进行剖分、数值计算及数据处理。给出了传输特性参数随脊波导尺寸、变形程度和填充介质相对介电常数的变化关系。本文核心内容分为两大部分,即变形对非填充脊波导传输特性的影响和变形对介质填充脊波导传输特性的影响。研究结果表明,对于非填充脊波导,随着脊波导变形程度的增大,衰减常数增大,功率容量和阻抗减小,其中下侧受力变形对脊波导的特性参数影响最大,这主要是因为脊波导的场分布主要集中于脊中心位置处,下侧受力变形对场分布影响较大,因此下侧受力对其特性参数影响也较大。脊波导部分填充后,随着填充介质介电常数的增大截止波长、衰减常数、功率容量和阻抗增大,单模带宽减小。与非填充脊波导相类似,下侧受力变形对介质填充脊波导的特性参数也影响最大。因此在波导器件的使用过程中应尽量避免下侧受力变形。