基于有限元法的填充非均勻介質(zhì)脊波導傳輸特性研究.pdf

1、脊波導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,現(xiàn)已在微波與毫米波器件中的應用越來越廣泛。對脊波導的研究一直沒有停止,但是對填充非均勻介質(zhì)脊波導的研究較少。為了尋找在工程實踐應用中傳輸性能更好的脊波導器件,需要對各種形狀的脊波導和填充非均勻介質(zhì)脊波導進行研究和分析,以便設計出優(yōu)良的波導器件。
　　 波導的傳輸特性是衡量其性能的重要指標,截止特性、單模傳輸帶寬和衰減特性是脊波導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、梯形和倒梯形對稱雙脊波導截止波長、單模帶寬和衰減常數(shù)隨脊波導的尺寸、填充介質(zhì)的相對介電常數(shù)、工作頻率的變化關系,計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。
　　 理論推導了填充非均勻介質(zhì)脊波導三個參數(shù)的計算式;采用有限元法結合MATLAB軟件工具,對填充非均勻介質(zhì)脊波導進行了建模;編程計算了非均勻介質(zhì)脊波導在不同尺寸、相對介電常數(shù)和工作頻率下的參數(shù);所得部分數(shù)據(jù)與權威文獻中的數(shù)據(jù)進行了對比,從而驗證了所用

3、方法的可行性與正確性。
　　 研究結果表明:填充非均勻介質(zhì)的脊波導比未填充介質(zhì)的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。該類脊波導可用于脊波導濾波器、波導型介質(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;當工作頻率固定時,衰減常數(shù)隨著雙脊間距或填充介質(zhì)相對介電常數(shù)的增大而增大。在工程實踐中,可根據(jù)需