【摘要】：從Cohn通過(guò)橫向諧振法得到脊波導(dǎo)具有截止波長(zhǎng)較長(zhǎng)、單模帶寬較寬及特性阻抗較低等優(yōu)點(diǎn)始,脊波導(dǎo)器件在微波工程、雷達(dá)系統(tǒng)、電磁兼容和通信工程等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。脊波導(dǎo)傳輸特性的分析為脊波導(dǎo)在微波通信工程中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)參考,也成為微波傳輸線設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。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(chǔ)發(fā)展起來(lái)的,其基本原理是把復(fù)雜邊界條件的數(shù)學(xué)模型離散成多個(gè)形狀簡(jiǎn)單的子區(qū)域,通過(guò)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(dǎo)為研究對(duì)象,包括三角形單脊波導(dǎo)和三角形雙脊波導(dǎo),針對(duì)脊波導(dǎo)器件在生產(chǎn)加工制造中可能發(fā)生的形變,主要研究錯(cuò)位形變、邊側(cè)形變及組合形變對(duì)三角形脊波導(dǎo)截止波長(zhǎng)、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(dǎo)入MATLAB中通過(guò)編程計(jì)算其他特性,并繪制曲線圖。本文的核心內(nèi)容主要包括兩個(gè)部分,即形變對(duì)均勻介質(zhì)三角形脊波導(dǎo)傳輸特性的影響和形變對(duì)部分介質(zhì)填充三角形脊波導(dǎo)傳輸特性的影響。通過(guò)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著形變量的增大,對(duì)于錯(cuò)位形變,三角形脊波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)、衰減常數(shù)、特性阻抗增大,單模帶寬及功率容量減小;對(duì)于單側(cè)形變和雙側(cè)形變,截止波長(zhǎng)、單模帶寬、功率容量減小,衰減常數(shù)及特性阻抗增大;對(duì)于底部形變,截止波長(zhǎng)、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(duì)各項(xiàng)參數(shù)影響較大,這是由于脊波導(dǎo)的場(chǎng)分布主要集中于脊的中心位置引起的;對(duì)于組合形變,錯(cuò)位單側(cè)形變對(duì)三角形脊波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)、單模帶寬及衰減常數(shù)影響相對(duì)較小,三邊形變和錯(cuò)位底部形變對(duì)衰減常數(shù)、功率容量、特性阻抗影響較大。因此,在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)避免底部發(fā)生形變。本文得到的數(shù)據(jù)為脊波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供一定的數(shù)據(jù)參考和理論基礎(chǔ),得到的結(jié)論可以用于判定形變脊波導(dǎo)傳輸特性的變化,為實(shí)際應(yīng)用提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN814
【圖文】：

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

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

圖 1.3 脊波導(dǎo)定向耦合器照片 圖 1.4 脊波導(dǎo)功率放大器照片圖 1.5 脊波導(dǎo)固定衰減器照片 圖 1.6 脊波導(dǎo)負(fù)載照片2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，1947 年，Cohn 利用橫向諧振技術(shù)分析了矩形脊波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)]，得到矩形脊波導(dǎo)的截止波長(zhǎng)和特性阻抗比矩形波導(dǎo)更低的結(jié)論，這一結(jié)泛應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，也使脊波導(dǎo)受到各界關(guān)注。1955 年，Anderson [7]

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)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(dǎo)本征值問(wèn)題[J];電子學(xué)報(bào);2016年01期

2 陳小強(qiáng);楊立坤;;組合形變對(duì)三角形脊波導(dǎo)傳輸特性的影響[J];激光與紅外;2015年10期

3 陳小強(qiáng);任恩恩;逯邁;王磊;;三角形對(duì)稱雙脊波導(dǎo)的有限元分析與設(shè)計(jì)[J];通信學(xué)報(bào);2011年08期

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5 周平;;脊加載橢圓波導(dǎo)傳輸特性的矢量有限元法分析[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

6 孫岐峰;逯邁;陳小強(qiáng);;窄邊雙脊波導(dǎo)傳輸特性分析[J];微波學(xué)報(bào);2007年06期

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

8 陳小強(qiáng);李明;任恩恩;逯邁;;兩種新型雙脊波導(dǎo)傳輸特性的研究[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

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本文編號(hào)：2763967