周期電磁結構色散特性研究計算.pdf

1、周期電磁結構有著廣泛的應用，常被用作頻率選擇表面或者高功率微波器件中的慢波結構等。慢波結構是RBWO和RTWT的關鍵部件，其性能直接決定了RBWO和RTWT的性能水平。周期慢波結構色散特性是研究高功率微波器件的一個重要參量，其他重要特性如相速、群速、耦合阻抗等參量都可以從色散關系衍生出來，準確，快速獲得周期電磁結構的色散特性就顯得尤為重要。此外，近年來人們非常關注的光子晶體也是一種周期結構，因此，研究周期電磁結構色散特性以及尋找合適的研

2、究方法是一個非常有意義的工作。 本文通過采用時域有限差分算法(FDTD)，利用周期電磁結構中場所滿足的周期性，引入周期邊界條件，將計算空間限制在一個周期內。這種算法在繼承普通FDTD算法的優(yōu)越性的同時，由于周期邊界條件的引入，使得計算效率大為提高。并且，這種算法既可用在慢波系統(tǒng)色散特性的計算當中，同時也可適應光子晶體能帶計算。 論文首先在直角坐標系下，給出了FDTD差分方程和周期性邊界條件的具體形式，并編寫程序，分析了周

3、期性加載金屬片矩形波導的色散特性。周期電磁結構的一個重要應用就是用作高功率微波器件中的慢波系統(tǒng)，考慮到目前大部分高功率微波器件的慢波系統(tǒng)多采用圓柱周期結構，在論文第四章中，在圓柱坐標系下，給出了差分方程和周期性邊界條件的具體形式，同時編寫程序，分析了MILOSWS，盤荷慢波結構的色散特性。由于光子晶體也屬于一種周期結構，在分析其帶隙結構時，可以借鑒前面的算法。在第五章中對算法進行了擴展，編寫程序，分析了二維光子晶體的色散特性，并在計算三