等效網(wǎng)絡(luò)法及其在微波傳輸線(xiàn)分析中的應(yīng)用.pdf

1、微波傳輸線(xiàn)在微波工程領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，對(duì)各種傳輸線(xiàn)傳輸特性的研究，有著重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。隨著新技術(shù)、新應(yīng)用、新器件的不斷涌現(xiàn)，微波傳輸線(xiàn)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。準(zhǔn)確的分析其傳輸特性，是一個(gè)復(fù)雜的電磁場(chǎng)邊值問(wèn)題，需要有精確、快速、高效、適應(yīng)范圍廣的方法來(lái)解決。而采用等效電路的方法來(lái)處理電磁問(wèn)題，已經(jīng)被證明具有這些優(yōu)點(diǎn)。 本文采用“路”的方法分析“場(chǎng)”的問(wèn)題。對(duì)等效電路方法原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了全面歸納和總結(jié)，并重點(diǎn)對(duì)單模等效網(wǎng)絡(luò)

2、法和多模等效網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行了理論推導(dǎo)。以此為基礎(chǔ)，對(duì)微波傳輸線(xiàn)領(lǐng)域的兩大類(lèi)問(wèn)題，即任意截面柱狀波導(dǎo)的橫向本征值問(wèn)題，以及縱向不連續(xù)波導(dǎo)的傳輸問(wèn)題，進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。對(duì)周期結(jié)構(gòu)的頻散特性也進(jìn)行了分析。 提出了求解一大類(lèi)波導(dǎo)中主模截止波長(zhǎng)的新方法。對(duì)以橢圓波導(dǎo)、三角、五角波導(dǎo)等為代表的波導(dǎo)中主模的截止特性進(jìn)行了研究，并驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和有效性。研究發(fā)現(xiàn)，只要波導(dǎo)截面關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)，y軸為電壁，x軸為磁壁，該方法都可以應(yīng)用；通過(guò)采用很少

3、數(shù)量的階梯來(lái)近似波導(dǎo)的物理邊界，就可以得到較高精度的計(jì)算結(jié)果；該研究進(jìn)一步豐富了波導(dǎo)截止特性的求解方法。 運(yùn)用多模等效網(wǎng)絡(luò)法，對(duì)多脊波導(dǎo)、矩形槽波導(dǎo)、波導(dǎo)型濾波器等進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，得到了令人滿(mǎn)意的結(jié)果。對(duì)矩形槽波導(dǎo)的衰減特性也進(jìn)行了分析與驗(yàn)證。該方法對(duì)于處理波導(dǎo)中的多階梯不連續(xù)問(wèn)題，具有準(zhǔn)確、適應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)。 使用單模等效網(wǎng)絡(luò)法，對(duì)橫向介質(zhì)加載、縱向介質(zhì)加載的矩形波導(dǎo)進(jìn)行了詳細(xì)的討論：并用此方法對(duì)提出的一種縱向按照正

4、弦形式變化的介質(zhì)加載的矩形波導(dǎo)進(jìn)行了分析，研究了其反射、透射特性；該方法還可以直接應(yīng)用到其他類(lèi)似的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)：同時(shí)，利用多模等效網(wǎng)絡(luò)法，對(duì)介質(zhì)加載的脊波導(dǎo)、矩形槽波導(dǎo)等，也進(jìn)行了理論分析與驗(yàn)證。 提出了一種分析周期結(jié)構(gòu)頻散特性的新方法，并對(duì)幾種典型的周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算及分析。與已有文獻(xiàn)資料、理論分析及電磁場(chǎng)仿真軟件的驗(yàn)證結(jié)果證明，此方法用于周期結(jié)構(gòu)頻散特性的分析是正確、可行的。對(duì)其應(yīng)用于波紋波導(dǎo)，進(jìn)行了初步的嘗試。 研

5、究表明，單模等效網(wǎng)絡(luò)法模型簡(jiǎn)單，編程容易，計(jì)算快速，結(jié)果比較精確，物理概念清晰，適合工程應(yīng)用。當(dāng)波導(dǎo)中不連續(xù)處間隔較遠(yuǎn)，忽略高階模式的影響，同時(shí)不連續(xù)對(duì)應(yīng)的電路元件參數(shù)容易獲得時(shí)，這種方法最為有效，缺點(diǎn)是只能得到單一模式的傳輸特性；多模等效網(wǎng)絡(luò)法嚴(yán)格，精確，適用范圍廣，但運(yùn)算量大，編程復(fù)雜，該方法對(duì)于分析具有多階梯結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)或?yàn)V波器，具有明顯的優(yōu)越性。論文所得到的結(jié)論具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值，對(duì)于實(shí)際電磁工程中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微波器件的分