【摘要】：從Cohn通過橫向諧振法得到脊波導具有截止波長較長、單模帶寬較寬及特性阻抗較低等優(yōu)點始,脊波導器件在微波工程、雷達系統(tǒng)、電磁兼容和通信工程等領域有廣泛應用。脊波導傳輸特性的分析為脊波導在微波通信工程中的應用提供理論基礎和數(shù)據(jù)參考,也成為微波傳輸線設計的理論基礎。有限元法是一種高效的數(shù)值求解方法,它是以變分理論為基礎發(fā)展起來的,其基本原理是把復雜邊界條件的數(shù)學模型離散成多個形狀簡單的子區(qū)域,通過求解子區(qū)域的數(shù)值解求解該模型。本文以三角形脊波導為研究對象,包括三角形單脊波導和三角形雙脊波導,針對脊波導器件在生產(chǎn)加工制造中可能發(fā)生的形變,主要研究錯位形變、邊側形變及組合形變對三角形脊波導截止波長、單模帶寬、衰減常數(shù)、功率容量以及特性阻抗的影響。本文的研究方法為在ANSYS下建立模型求解截止特性,并把數(shù)據(jù)導入MATLAB中通過編程計算其他特性,并繪制曲線圖。本文的核心內容主要包括兩個部分,即形變對均勻介質三角形脊波導傳輸特性的影響和形變對部分介質填充三角形脊波導傳輸特性的影響。通過研究結果發(fā)現(xiàn),隨著形變量的增大,對于錯位形變,三角形脊波導的截止波長、衰減常數(shù)、特性阻抗增大,單模帶寬及功率容量減小;對于單側形變和雙側形變,截止波長、單模帶寬、功率容量減小,衰減常數(shù)及特性阻抗增大;對于底部形變,截止波長、單模帶寬、衰減常數(shù)增大,功率容量及特性阻抗減小,且底部形變對各項參數(shù)影響較大,這是由于脊波導的場分布主要集中于脊的中心位置引起的;對于組合形變,錯位單側形變對三角形脊波導的截止波長、單模帶寬及衰減常數(shù)影響相對較小,三邊形變和錯位底部形變對衰減常數(shù)、功率容量、特性阻抗影響較大。因此,在實際工程應用中應避免底部發(fā)生形變。本文得到的數(shù)據(jù)為脊波導器件的設計優(yōu)化提供一定的數(shù)據(jù)參考和理論基礎,得到的結論可以用于判定形變脊波導傳輸特性的變化,為實際應用提供依據(jù)。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN814
【圖文】：

1 緒論1.1 脊波導概述頻率在 300MHz~3000GHz 范圍內的電磁波稱為微波，在空氣中的對應波長范圍為1m~0.1mm，微波通信具有波長短、頻率高，受到工業(yè)干擾、氣象干擾以及太陽黑子活動影響小的特點，使通信更為穩(wěn)定可靠。微波還具有頻帶寬、穿透性強、信息容量大及天線增益高、方向性強等優(yōu)點，使其被廣泛應用于無線電通信、雷達、定位、測控及遙感等領域[1,2]。微波的廣泛應用，使傳輸線的種類也越來越繁多，如矩形波導、圓波導、脊波導、同軸線、平板線、微帶線、帶狀線和介質波導等[3-5]。脊波導是一種常見的微波傳輸線，是矩形波導的變形。常見的脊波導為對稱單脊波導和對稱雙脊波導。根據(jù)脊形狀的不同還可以分成矩形脊波導、梯形脊波導、倒梯形脊波導、三角形脊波導及圓脊波導等。如圖 1.1 和圖 1.2 分別表示對稱矩形單脊波導以及對稱矩形雙脊波導。

1 緒論1.1 脊波導概述頻率在 300MHz~3000GHz 范圍內的電磁波稱為微波，在空氣中的對應波長范圍為1m~0.1mm，微波通信具有波長短、頻率高，受到工業(yè)干擾、氣象干擾以及太陽黑子活動影響小的特點，使通信更為穩(wěn)定可靠。微波還具有頻帶寬、穿透性強、信息容量大及天線增益高、方向性強等優(yōu)點，使其被廣泛應用于無線電通信、雷達、定位、測控及遙感等領域[1,2]。微波的廣泛應用，使傳輸線的種類也越來越繁多，如矩形波導、圓波導、脊波導、同軸線、平板線、微帶線、帶狀線和介質波導等[3-5]。脊波導是一種常見的微波傳輸線，是矩形波導的變形。常見的脊波導為對稱單脊波導和對稱雙脊波導。根據(jù)脊形狀的不同還可以分成矩形脊波導、梯形脊波導、倒梯形脊波導、三角形脊波導及圓脊波導等。如圖 1.1 和圖 1.2 分別表示對稱矩形單脊波導以及對稱矩形雙脊波導。

圖 1.3 脊波導定向耦合器照片 圖 1.4 脊波導功率放大器照片圖 1.5 脊波導固定衰減器照片 圖 1.6 脊波導負載照片2 國內外研究現(xiàn)狀在國外，1947 年，Cohn 利用橫向諧振技術分析了矩形脊波導的截止波長]，得到矩形脊波導的截止波長和特性阻抗比矩形波導更低的結論，這一結泛應用提供了理論基礎，也使脊波導受到各界關注。1955 年，Anderson [7]

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王峰;林皋;劉俊;李建波;;基于面片拼接的等幾何分析方法求解波導本征值問題[J];電子學報;2016年01期

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3 陳小強;任恩恩;逯邁;王磊;;三角形對稱雙脊波導的有限元分析與設計[J];通信學報;2011年08期

4 王磊;陳小強;劉海川;崔江涵;;矩形脊波導損耗特性的有限元研究[J];數(shù)值計算與計算機應用;2011年01期

5 周平;;脊加載橢圓波導傳輸特性的矢量有限元法分析[J];電波科學學報;2009年06期

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7 陳小強;逯邁;薛德強;;新型單脊矩形波導傳輸特性研究[J];光通信研究;2007年05期

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本文編號：2763967