基于有限差分法的非對稱共面波導(dǎo)及其彎曲結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、共面波導(dǎo)作為一種重要的平面?zhèn)鬏斁€，已應(yīng)用于微波、毫米波、亞毫米波、光學(xué)和高溫超導(dǎo)集成電路等領(lǐng)域，并已在一些電路中取代微帶線，在微波集成電路中占據(jù)著越來越重要的地位。非對稱共面波導(dǎo)是在共面波導(dǎo)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種新型傳輸線。相比共面波導(dǎo)，非對稱共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶與兩側(cè)接地板之間的縫隙寬度是不同的，可以認(rèn)為是共面波導(dǎo)的一種推廣，更具有一般性和應(yīng)用靈活性。
　　雖然對非對稱共面波導(dǎo)的研究進(jìn)行了很多年了，但由于測試條件和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)限制，

2、對于非對稱共面波導(dǎo)的理論分析和實(shí)際應(yīng)用研究仍處于發(fā)展階段。
　　為了對非對稱共面波導(dǎo)進(jìn)行理論分析，許多學(xué)者采用準(zhǔn)靜態(tài)的保角變換方法來進(jìn)行研究，但保角變換方法難以分析非對稱共面波導(dǎo)的頻域特性。雖然時域的方法（如時域有限差分或時域多分辨率分析）能分析非對稱共面波導(dǎo)的色散特性，但是由于受到精度所限，不能展現(xiàn)出非對稱共面波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。本文在前期研究的基礎(chǔ)上，將近似完全匹配層邊界應(yīng)用于二維頻域有限差分方法，使算法更加容易編程實(shí)現(xiàn)，更加適合分析

3、開放結(jié)構(gòu)的非對稱共面波導(dǎo)傳輸線。應(yīng)用改進(jìn)后的二維頻域有限差分方法對具有過孔的非對稱共面波導(dǎo)相位常數(shù)進(jìn)行了分析。由于直接應(yīng)用二維頻域有限差分方法計(jì)算傳輸線特性阻抗精度較差，提出了以一維波方程為插值函數(shù)的阻抗計(jì)算方法，提高了特性阻抗的計(jì)算精度。分析結(jié)果表明，非對稱共面波導(dǎo)具有比共面波導(dǎo)更優(yōu)的阻抗頻域特性。
　　不連續(xù)結(jié)構(gòu)（如彎曲結(jié)構(gòu)，十字節(jié)等）是非對稱共面波導(dǎo)在實(shí)際應(yīng)用時不可避免的電路形式，因此詳細(xì)研究了非對稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)。本文將

4、頻域有限差分方法和時域有限差分方法相結(jié)合，對非對稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的模式轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了分析。通過分析比較直角、45°斜角和圓角三種不同的共面波導(dǎo)和非對稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)，確定了非對稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的模式間能量轉(zhuǎn)換更小，這就意味著非對稱共面波導(dǎo)比共面波導(dǎo)具有更低的傳輸損耗。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，本文利用非對稱共面波導(dǎo)上c模和π模具有不同的場分布特性，設(shè)計(jì)了一種測試裝置并實(shí)際測試了各種彎曲結(jié)構(gòu)的傳輸特性?；谝陨涎芯?，本文最后提出了一種新型的