论文摘要
自1947年由Cohn引入脊波导后,脊波导引起了人们的重视,对脊波导的研究从未间断。与传统的矩形波导相比,脊波导有以下优点:宽的单模带宽、主模截止波长长,使得脊波导在微波和毫米波工程中得到广泛应用。早期脊波导的研究主要是单脊波导和双脊波导,而近期的研究则主要是更加复杂的脊波导结构,比如梯形脊波导、对趾波导等。在现代微波工程中,为了满足微波传输系统性能的某些需要,需要不断探索和研究具有特殊截面形状的各类新型波导,但在生产实际中,由于生产制造、装配及使用等原因,会造成脊波导的多种变形,分析研究变形对脊波导传输特性的影响,有助于加强实际应用。本论文介绍了脊波导的发展以及本课题的实际意义;阐述了波导理论基础、规则脊波导的传输特性;介绍了有限元法原理;应用有限元方法分析了多种脊波导(包括矩形脊波导、梯形脊波导、倒梯形脊波导、三角形脊波导和圆形脊波导)在不同变形下的传输特性及相应的场结构图。根据现有资料,选取脊波导传输特性较优时的几何尺寸,计算结果与已有的国内外权威刊物上发表的数据资料进行对比,数据误差很小,这就证明了所选方法在计算上的有效性和所编程序的精确性。本文采用Matlab环境下的有限元PDE工具箱分析了多种脊波导在错位和不同受力变形下的传输特性,求出了归一化截止波长,单模带宽,并绘出了各种变形时的主模场结构图。计算结果表明:脊波导错位变形后,传输特性变化较小;脊波导双边受力变形时,传输特性变化最大,特性变差;脊波导下侧受力变形后,传输特性变好。这些参数为脊波导器件的设计和使用提供了参考。