文档介绍：东南大学
硕士学位论文
不规则形状铁氧体波导结环行器分析
姓名:胡淑欣
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:窦文斌
20030301
摘要东南大学硕士论文随着毫米波理论与技术的日益发展,毫米波非互易器件以其体积小、重量轻等优点得到广泛的应用。因而对这类器件的分析十分重要。前人对铁氧体结波导环行器已有不少的分析。对于不规则铁氧体结环行器,已有的文献中曾采用有限元法等进行分析,但多限于二维问题。也有用场匹配法然处理不规则铁氧体例如球环行器,但由于边界问题的复杂性,使得分析过程十允复杂冗繁。因此,需要选择一种适合分析复杂边界情况的分析方法来处理这个问题。本课题采用时域有限差分法,利用其算法简便、能够灵活处理复杂边界问题的特点,对包含不规则铁氧体波导结环行器的多种结构进行全波分析。主要分为两大部分:第一,二维分析。包括任意形状满高度铁氧体柱的峄沸衅鳌⒉还嬖騎结环行器、峄沸衅鳌⒋型渫返腨结环行器等结构。在各结构中,在铁氧体柱分别为圆形、正三角形和倒三角形三种情况下对环行器进行电磁场分析,分别得出其性能指标。第二,三维分析。包括任意形状部分高度铁氧体柱的带弯头的峄沸衅鳌带金属台阶的峄沸衅鳌⒋渫反鹗籼ń椎腨结环行器等结构。同样,在每个结构中,分别讨论铁氧体柱为圆形、正三角形和倒三角形时环行器内的电磁场分布,计算出各自的反射损耗、插入损耗和隔离度。将本课题中的计算结果和文献中用场匹配法得到的计算结果对比,吻合较好。由于本文在对结构分析时,采用的是阶梯网格逼近,在模拟与直角坐标轴偏离的结构边界时会产生误差,而且网格的大小影响计算的精度,因此,计算结果会与实际结果产生一定范围内的出入。这个问题可以通过细化网格和共形网格技术加以改善。本文通过分析,还验证了环行器的高阶模工作方式,以及金属台阶改善带宽的作用。本课题给出的各种包含不规则铁氧体的波导结环行器的分析方法,对于实际工程的设计具有指导意义。关键词:波导结环行器;场匹配法;满高度铁氧体;部分高度铁氧体;时域有限差分法;任意形状铁氧体;高阶模
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粗亟签名:翻壅妪日期:星和签名:堇日塑丛导师签名:学位论文独创性声明关于学位论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼。论文的公布
第一章绪论课题背景用时域有限差分法对含任意形状铁氧体的直波导中场分布加以分析㈣。但以上铁氧体结环行器是一种结构简单、紧凑的铁氧体器件,其主要特征是它对于不同方向传输的电磁波呈现出不同的特性,使得电磁波按某一环行方向传输,若反环行方向传输,则有很大的衰减。铁氧体结环行器这种非互易特性的根本原因在于其结中有恒定磁场作用下的铁氧体媒质。正是由于非互易特性,使得铁氧体结环行器广泛应用于微波、毫米波工程当中。如在毫米波系统、相控阵天线及高性能元器件中都需要环行器透衾肫来实现双工及开关的功能;在微波通信中分隔多路通信不同频率的信号等等。八十年代以来,毫米波理论与技术的研究工作有了很大的发展,毫米波器件云涮寤⒅亓壳岬扔诺阌υ硕6捎谀壳疤跆宀牧系谋ズ痛呕慷茸大只能达到,当频段升至毫米波段时,不能满足相应频段的需求,把传统微波铁氧体环行器按简单频率缩比关系向毫米波频段移植并不能获得所希望的性能,因而需要采用新的方法来设计铁氧体环行器。本课题主要研究不规则铁氧体波导结环行器这类器件。有关波导结环行器的分析至今已持续四十年。早在年,钕鹊贸场理论分析⋯,年和年,热朔直鸲訦面和媛叨忍氧体结构环行器给出了另一个严格的理论处理飧龃硎且话愕模虢岬几何对称性和端口数无关。年,热擞侄圆糠指叨忍跆錏面结构进行了理论处理【俊旮隽瞬糠指叨忍跆錒面波导峄行器的理论处理”R陨衔南字卸蕴跆迥诘绱懦〉拿枋鲋灰蕴迥谀U箍#罄矗窦文斌教授提出了表面模,将两类本征模加在一起完备地展开铁氧体中的电磁场,并在《毫米波铁氧体器件理论与技术》~书中对波导结环行器的多种结构以场匹配法进行了分析博灾敖甑难芯拷垢隽私贤暾淖芙帷关于不规则铁氧体波导结环行器结构的分析已有报导。年,将三角形铁氧体柱环行器的谐振模式