形变对三角形脊波导传输特性影响的研究

发布时间：2020-07-20 21:24

【摘要】：从Cohn通过横向谐振法得到脊波导具有截止波长较长、单模带宽较宽及特性阻抗较低等优点始,脊波导器件在微波工程、雷达系统、电磁兼容和通信工程等领域有广泛应用。脊波导传输特性的分析为脊波导在微波通信工程中的应用提供理论基础和数据参考,也成为微波传输线设计的理论基础。有限元法是一种高效的数值求解方法,它是以变分理论为基础发展起来的,其基本原理是把复杂边界条件的数学模型离散成多个形状简单的子区域,通过求解子区域的数值解求解该模型。本文以三角形脊波导为研究对象,包括三角形单脊波导和三角形双脊波导,针对脊波导器件在生产加工制造中可能发生的形变,主要研究错位形变、边侧形变及组合形变对三角形脊波导截止波长、单模带宽、衰减常数、功率容量以及特性阻抗的影响。本文的研究方法为在ANSYS下建立模型求解截止特性,并把数据导入MATLAB中通过编程计算其他特性,并绘制曲线图。本文的核心内容主要包括两个部分,即形变对均匀介质三角形脊波导传输特性的影响和形变对部分介质填充三角形脊波导传输特性的影响。通过研究结果发现,随着形变量的增大,对于错位形变,三角形脊波导的截止波长、衰减常数、特性阻抗增大,单模带宽及功率容量减小;对于单侧形变和双侧形变,截止波长、单模带宽、功率容量减小,衰减常数及特性阻抗增大;对于底部形变,截止波长、单模带宽、衰减常数增大,功率容量及特性阻抗减小,且底部形变对各项参数影响较大,这是由于脊波导的场分布主要集中于脊的中心位置引起的;对于组合形变,错位单侧形变对三角形脊波导的截止波长、单模带宽及衰减常数影响相对较小,三边形变和错位底部形变对衰减常数、功率容量、特性阻抗影响较大。因此,在实际工程应用中应避免底部发生形变。本文得到的数据为脊波导器件的设计优化提供一定的数据参考和理论基础,得到的结论可以用于判定形变脊波导传输特性的变化,为实际应用提供依据。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN814
【图文】：

单脊波导,矩形,脊波导

1 绪论1.1 脊波导概述频率在 300MHz~3000GHz 范围内的电磁波称为微波，在空气中的对应波长范围为1m~0.1mm，微波通信具有波长短、频率高，受到工业干扰、气象干扰以及太阳黑子活动影响小的特点，使通信更为稳定可靠。微波还具有频带宽、穿透性强、信息容量大及天线增益高、方向性强等优点，使其被广泛应用于无线电通信、雷达、定位、测控及遥感等领域[1,2]。微波的广泛应用，使传输线的种类也越来越繁多，如矩形波导、圆波导、脊波导、同轴线、平板线、微带线、带状线和介质波导等[3-5]。脊波导是一种常见的微波传输线，是矩形波导的变形。常见的脊波导为对称单脊波导和对称双脊波导。根据脊形状的不同还可以分成矩形脊波导、梯形脊波导、倒梯形脊波导、三角形脊波导及圆脊波导等。如图 1.1 和图 1.2 分别表示对称矩形单脊波导以及对称矩形双脊波导。

双脊波导,矩形,脊波导

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图 1.3 脊波导定向耦合器照片图 1.4 脊波导功率放大器照片图 1.5 脊波导固定衰减器照片图 1.6 脊波导负载照片2 国内外研究现状在国外，1947 年，Cohn 利用横向谐振技术分析了矩形脊波导的截止波长]，得到矩形脊波导的截止波长和特性阻抗比矩形波导更低的结论，这一结泛应用提供了理论基础，也使脊波导受到各界关注。1955 年，Anderson [7]

【参考文献】