圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器的仿真设计

应用基于有限元方法的仿真软件HFSS,分析和设计了圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器。变换器由具有渐变波纹深度的波纹圆形槽波导构成,可实现TE11到HE11的模式转换。分析表明,变换器的长度和第一个波纹的深度是影响其性能的主要因数。在保持变换器优化长度不变的条件下,调整波纹周期、增加波纹数目和波纹宽度对改善变换器的性能效果不明显。所设计的具有5个渐变深度波纹的模式变换器,在中心频率36GHz上回损可达30dB。变换器实测的结果与仿真分析之结论吻合较好。

圆形槽波导中径向盘厚度对阻抗的影响

应用时域有限差分法(FDTD)计算圆形槽波导中径向盘输入阻抗。用一种简单方法来近似圆形槽波导的曲线金属边界。完全匹配层(PML)应用于圆形槽波导的开放边界。用细网格计算我们关注的径向盘中的场值。最后,由电压和电流的傅立叶变换的比值得到随径向盘厚度变化的输入阻抗。

介质加载圆形槽波导的分析

采用矢量基函数的有限元方法 ,在开放边界处采用完全匹配层 (PML)截断无限区域。分析了在圆形槽波导不同位置加载平板状介质时的模式特点。分析表明介质加载时圆形槽波导的模式次序要发生变化 ,为设计圆形槽波导微波化学反应器提供了依据。

圆形槽波导到矩形波导结的有限元分析

设计基于圆形槽波导的元件经常会用到圆形槽波导到矩形波导结。应用有限元法(FEM)分析了N端口波导结。采用完全匹配层(PML)将槽波导的开放边界截断为有限区域,然后对圆形槽波导到矩形波导结的散射特性进行了数值计算,得出的散射参量为圆形槽波导振荡器输出结构的优化设计提供了依据。

波纹圆形槽波导的导体损耗特性

计及了空间谐波和槽内高阶模的影响,文中推导了波纹圆形槽波导传输主模HE1(11)的导体损耗计算公式。在一阶近似的条件下,给出了衰减常数随工作频率、波导内径和波纹凹槽内外径之比的变化曲线。结果表明,波导的纵向开槽可有效地降低波导的导体损耗。此外,随着内壁上波纹凹槽的内外径之比由大而小,衰减常数将在更大的波导内径下取得极小值,这提示器件的传输功率容量将可得到提高。

波纹圆形槽波导的色散特性

依据弗洛奎定理,在考虑空间谐波影响的情况下,利用边界场的连续性条件,导出了波纹圆形槽波导的色散方程。在此基础上进一步通过数值计算,分析了波导的几何结构参数对其传输主模HE11的低频截止点、高频截止点和快慢波分界点的影响,从而得到了波导的色散特性。数值分析结果表明,改变波导波纹凹槽的外、内径之比(b/a),可影响传播模式的频宽;调整纵向开槽的宽度(c/a)则可有效抑制高阶模的产生,这有助于扩展单模传输的频带宽度。文章最后利用波导谐振腔法测量了波导波长,实验值与理论值符合良好。

圆形槽波导中径向盘对阻抗的影响

应用时域有限差分法(FDTD)计算圆形槽波导中径向盘直径、厚度、位置对输入阻抗的影响。用非均匀网格和三角形网格来近似计算圆形槽波导的圆弧形金属边界附近的场值,用细网格计算径向盘中的场值,用完全匹配层(PML)模拟圆形槽波导的开放边界。最后由电压和电流的离散傅立叶变换的比值得到随径向盘直径、厚度、位置变化的输入阻抗。

圆形槽波导中径向盘的位置和厚度对输入阻抗的影响

介绍了复杂边界条件的圆形槽波导的有限元分析方法和边界处理方法。利用完全匹配层(PML)对圆形槽波导的开放边界进行截断,应用有限元法计算W波段圆形槽波导中径向盘位置和厚度对径向盘输入阻抗的影响,数值结果的分析可供设计圆形槽波导中径向盘时参考。

圆形槽波导到圆波导结的分析

用有限元法分析了圆形槽波导到圆波导结这一复杂结构的电磁特性 .为了避免伪模式的产生 ,有限元法的基函数采用的是矢量基函数 .利用完全匹配层 (PML)来解决槽波导无限域结构的截断问题 .有限元有限元法法的分析得出了这一波导结中圆形槽波导端口TE=O =1 1 模和圆波导端口TEO1 1 模之间的模式散射参数 (S参数 )随离散频率点和耦合结构尺寸变化的结果 ,分析结果为圆形槽波导谐振腔或振荡器的设计提供了依据 .

圆形槽波导振荡器中径向盘厚度和阻抗的关系

为了实现具有较大阻抗的圆形槽波导与阻抗较小的有源器件之间的阻抗匹配,在W波段圆形槽波导振荡器中采用了径向盘结构,通过改变径向盘的厚度来调节输入阻抗的大小.用完全匹配层将圆形槽波导的开放边界截断为有限区域后,应用有限元法分析基于圆形槽波导的毫米波元件.为了避免传统的有限元方法所遇到的伪模式问题,选用了棱边元对圆形槽振荡器中的径向盘结构的输入阻抗进行数值计算.得出了频率在85～100GHz之间,对应于不同的径向盘厚度的输入阻抗.径向盘的厚度小于0.3mm时输入阻抗较小.计算结果为用于W波段圆形槽波导振荡器的径向盘的优化设计提供了依据.

圆形槽波导的一种简单分析方法

把圆形槽波导等效成横向传输线网络,用不同的均匀传输线等效圆形槽及两边的平行平板区域,根据横向谐振条件,利用Runge-Kutta数值计算方法,分析了波导的色散关系。得到了归一化截止波长λc/2a与归一化波导尺寸2c/2a,以及传播常数β与频率的关系曲线。该分析过程简单明了,数值分析的结果与相关文献的结论吻合较好,表明这是一种分析槽波导有效的简单方法。

圆形槽波导的另一种分析方法

本文利用矩形剖分的近似方法并借助于Ａ．Ａ．Ｏｌｉｎｅｒ等人得出的有关矩形槽波导的分析结果，建立了圆形槽波导的横向等效网络，根据横向谐振条件得到了该波导结构的色散关系，数值计算结果表明，该方法技为简单且具有较好的精度，是分析圆形槽波导中主模色散关系的一种有效方法。

填充等离子体圆形槽波导的分析

采用模式匹配方法推导了完全填充等离子体的圆形槽波导TE(111)模的特征方程,通过此特征方程可得等离子体物理参数对圆形槽波导TE(111)模的色散关系的影响.计算结果表明,等离子体物理参数对圆形槽波导TE(111)模的特性有较大影响,例如,等离子体密度由5×1015/m3增大到5×1016/m3时,TE(111)模的截止频率从较小的4.6 GHz增加到13.8 GHz.控制等离子体物理参数可获得TE(111)模的不同截止频率,为研究加载等离子体的圆形槽波导的应用提供了依据.

新型圆形槽波导定向耦合器

圆形槽波导是一种新型的高功率毫米波、亚毫米波传输线.为了实现圆形槽波导之间的耦合,本文根据双槽波导的耦合机理,设计出了新型圆形槽波导走向耦合器,并计算了3dB圆形槽波导定向耦合器的频率特性.

圆形槽波导单管座结构的FDTD分析

圆形槽波导是一种新型的毫米波传输线,具有低损耗、低色散、宽频带、大尺寸和大功率容量等优点。利用时域有限差分法(FDTD)对圆形槽波导的管座进行分析,得到了单管座的电路阻抗的数值计算结果。并进一步研究管座不在中心位置情况下的阻抗变化。

小孔耦合在圆形槽波导中的应用

本文应用电磁场的互易原理以及小孔辐射的工程处理方法 ,分析了不同尺寸圆形槽波导间的小孔耦合情况 ,得到了小孔等效感抗公式 ;然后 ,讨论了圆形槽波导与圆形槽波导腔之间的小孔耦合情形 ;最后 ,进行了数值计算 ,并与实验结果进行了比较 ,二者吻合 ,从而证明了理论分析方法的正确性。

圆形槽波导功率合成器的研究

应用时域有限差分法(FDTD)计算了圆形槽波导中径向盘结构的输入阻抗。然后根据理论分析和数值计算的结果,我们设计制作了8mm波段的圆形槽波导双管功率合成器,并对其进行测试,获得了比较满意的结果,从而验证了圆形槽波导在功率合成方面的优越性能。

圆形槽波导振荡器的分析与设计

圆形槽波导是一种新型的毫米波传输线,具有低损耗、低色散、宽频带、大尺寸和大功率容量等优点。利用圆形槽波导来制作振荡器是圆形槽波导实用化道路上的一大进步。本文用FDTD方法来计算振荡器结构尺寸的变化对外电路阻抗的影响,从而寻找最佳匹配尺寸,设计了3mm波段圆形槽波导振荡器,并给出了实验结果。

填充介质的圆形槽波导的分析

采用模式匹配法对填充电介质的圆形槽波导进行了分析 .根据满足边界条件的一系列电磁场方程 ,推导出填充电介质的圆形槽波导的特征方程 .在改变相应的一些条件后 ,该特征方程分别被简化为圆形槽波导的特征方程和圆波导的特征方程 .在特征方程的基础上 ,计算出几种模式的ω β曲线 ,得到在加载不同介质后模式截止频率的变化 :随着介电常数的变大 ,模式截止频率有变小的趋势 .

圆形槽波导喇叭天线的研究

本文采用了口径面天线辐射的一般理论,分析了圆形槽波导喇叭天线的远区场特性。并以最佳方向性系数为目标提出了优化设计方案。