橢圓結(jié)構(gòu)電磁特性問題.pdf

1、波導(dǎo)設(shè)計(jì)的目的在于引導(dǎo)能量沿著最小損耗和最小信號(hào)失真的軌跡傳播。為了提高功率容量可以采用不同方法，包括改變結(jié)構(gòu)形狀，采用新型材料等。橢圓結(jié)構(gòu)已經(jīng)在許多微波器件中得到了廣泛的應(yīng)用，如：濾波器、輻射器、諧振器和寬帶傳輸?shù)?。與其他結(jié)構(gòu)相比，橢圓結(jié)構(gòu)仍有許多電磁問題尚待解決。本論文將從結(jié)構(gòu)本身和材料兩個(gè)方面來研究橢圓結(jié)構(gòu)的電磁特性。 鰭線和脊加載波導(dǎo)具有結(jié)構(gòu)緊湊、低截止頻率，寬帶寬以及低阻抗等特點(diǎn)。對(duì)圓和矩形結(jié)構(gòu)加載的研究已經(jīng)持續(xù)了很多

2、年，而對(duì)橢圓脊加載的電磁特性的研究則很少，還有待我們?nèi)シ治鼋鉀Q。 橢圓介質(zhì)柱可作為飛機(jī)機(jī)身的模型，常被用來研究散射特性。實(shí)際結(jié)構(gòu)是具有損耗的，這涉及到對(duì)復(fù)數(shù)馬丟函數(shù)的研究，對(duì)這一問題人們關(guān)注較少，通過對(duì)復(fù)數(shù)馬丟函數(shù)的計(jì)算我們對(duì)有損耗的橢圓介質(zhì)問題進(jìn)行了分析。 各向同性非手征材料組成的橢圓結(jié)構(gòu)中，模式可根據(jù)其對(duì)稱性分為偶型模和奇型模。根據(jù)馬丟函數(shù)本身的奇偶性，場(chǎng)具有偶型分量和奇型分量。而在雙各向異性和雙各向同性媒質(zhì)中，縱向

3、電、磁場(chǎng)分量將發(fā)生耦合，在相應(yīng)的橢圓結(jié)構(gòu)中將不會(huì)有單獨(dú)的偶型模式和奇型模式。關(guān)于這方面的問題本論文進(jìn)行了詳細(xì)的討論。 結(jié)構(gòu)型材料的開發(fā)，特別是光子晶體材料和復(fù)合媒質(zhì)研究的興起，使得材料的電磁屬性得到了大大的拓展。復(fù)合媒質(zhì)組成的納米尺度波導(dǎo)有著獨(dú)特的電磁特性。在論文的第5和第6章，我們討論了由強(qiáng)各向異性復(fù)合媒質(zhì)構(gòu)成的橢圓納米開波導(dǎo)的特殊屬性。 本論文的組織結(jié)構(gòu)為： 第一章為緒論，介紹研究的背景和相關(guān)領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)和

4、存在的問題，闡明論文的研究意義和范圍。 第二章采用模式匹配法對(duì)鰭線加載橢圓波導(dǎo)進(jìn)行理論推導(dǎo)，得到所有TE、TM模式的完整表達(dá)式。采用Rayleigh-Ritz法和多項(xiàng)式表示法，研究了加載圓形脊和矩形脊的橢圓結(jié)構(gòu)，對(duì)傳輸特性與結(jié)構(gòu)尺寸之間的關(guān)系進(jìn)行了討論。 第三章先介紹參數(shù)q為復(fù)數(shù)的馬丟函數(shù)計(jì)算方法，給出計(jì)算圖形。在此基礎(chǔ)上研究圓金屬柱涂覆帶損耗的橢圓介質(zhì)的散射問題，對(duì)介質(zhì)損耗和橢圓離心率的影響進(jìn)行了分析。 第四章

5、研究橢圓手征鐵氧體的傳輸特性，根據(jù)耦合波方程和邊界條件得到特征方程的完整解。給出了場(chǎng)分布圖并對(duì)其特性進(jìn)行解釋。分析了材料屬性和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)色散的影響。 第五章分析由各向異性復(fù)合媒質(zhì)組成的橢圓結(jié)構(gòu)電磁特性，根據(jù)復(fù)合媒質(zhì)材料參數(shù)對(duì)波進(jìn)行分類，推導(dǎo)并討論了各種情況下的電磁波傳輸特性。 第六章我們采用具有強(qiáng)各向異性的復(fù)合材料來構(gòu)成橢圓納米開波導(dǎo)，并用仿真軟件驗(yàn)證其特性。一些特有屬性存在潛在的應(yīng)用前景，值得得關(guān)注。 第七章是