矩形变形脊波导主模截止波长的计算

为了满足微波传输系统性能的某些需求,各种结构形状的新型波导应运而生。采用有限差分法,利用Matlab计算了变形矩形脊波导在改变波导内部脊的位置、形状和大小等不同情况下的波导主模截止波长,并对计算结果进行了对比分析,得出了主模截止波长随着内脊的高度、宽度、上下脊高度及宽度比例的变化而变化的一些相关结论。

《导体光电}0 8年 1第 2第 5期半 20 O月 9卷

李锦屏等：矩形变形脊波导主模截止波长的计算

矩形变形脊波导主模截止波长的计算李锦屏，杜丽霞，陈伟(州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州 7 0 7 兰 3 0 0 J

摘要：为了满足微波传输系统性能的某些需求，种结构形状的新型波导应运而生。采用 各

有限差分法，用 Malb计算了变形矩形脊波导在改变波导内部脊的位置、利 t a形状和大小等不同情况下的波导主模截止波长，对计算结果进行了对比分析，出了主模截止波长随着内脊的高度、并得宽度、下脊高度及宽度比例的变化而变化的一些相关结论。上

关键词：矩形变形脊波导；主模；截止波长；有限差分法

中图分类号： TN2 2文献标识码：A文章编号：1 0—5 6 (0 8 0—0 7—0 5 0 1 8 82 0 )5 6 7 3Ca c l to fCu o fW a ee g h o m i a tM o e i l u a i n o t f v ln t fDo n n d n Cha e c a g l r W a e ng d Re t n u a vLIJn p n i- ig,DU— i,CHEN e Li a x W i( c o l fElc r n ca d I f r t n En i e rn S h o e to i n n o ma i g n e i g,L n h u J a t n ie st, a z o 3 0 0,CHN) o o a z o io o g Un v r i L n h u 7 0 7 y

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me h d to

1引言 脊波导与矩形波导相比具有截止波长长、效等阻抗低、工作频带宽等优点，同一频率的情况下，在 脊波导的尺寸更小。它在微波和毫米波器件上得到了广泛的应用。随着科学技术的发展，械加工条机件的提高，同形式脊波导的制造成为可能。在微不

2理论分析以求解波导中的 T模为例，关有限差分法 E有的基本原理可参考文献[] 1。若以标记为相应的纵向分量，波导中 TE模式传输的电磁波在横截则面内应满足的波动方程及边界条件为+忌 一 0 () 1

波工程中，了满足微波传输系统性能的某些需求，为需要不断探索和研究具有特殊截面形状的各种新型波导。由于脊波导的边界条件比普通矩形波导复

却/一0 式中， 为横向拉普拉斯算子。

() 2

对图 1所示变形脊波导，波导内空间用同一步长 h的正方形进行网格状离散，各离散点上函数用的差商来近似代替该点的偏导数，需求解的边值将问题转化为一组相应的差分方程。由此构成的差分

杂，要精确地分析脊波导传输特性十分困难，一般借助计算机进行数值求解。本文采用有限差分法对变形脊波导的截止波长进行了数值求解。

方程组，用矩阵表示为可===

() 3

收稿日期：0 7 1— 1 . 2 0— 2 8

式中， k为系数矩阵，是以网格节点上的待求场量

基金项目：肃省自然科学基金项目( Z 0 2B 50 4甘 3 S 4一 2—3 )

为分量的列向量，而数值 p为特征值，其对应的截