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《兰州大学》 2006年
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傅立叶展开—差分法在波导与谐振腔问题中的应用研究

曹斌照  
【摘要】:波导传输电磁波和谐振腔振荡的问题在电磁理论及微波与毫米波技术的应用中占有极其重要的地位。随着微波工程问题的复杂性,越来越多的这类问题需要寻求更为简捷有效的解决方法。所以,探讨波导和谐振腔问题的简便方法仍具有丰富的内容和实用价值。它不仅充实了电磁理论的内容,更重要的是为更有效地解决实际微波工程问题提供了理论依据,有着十分重要的意义。迄今为止,分析波导和谐振腔问题的方法有很多种,但对于一些较复杂的电磁场边值问题并不都是可以得到方便而有效的解决。为了更便捷地解决波导和谐振腔的实际应用问题,本文采用已提出的一种分析任意截面槽波导的傅立叶展开-差分法对这类电磁场边值问题进行分析计算。该方法是集解析与数值计算为一体的混合分析计算方法。本文对上述方法进行了修正、丰富和完善,使其可以较方便地分析填充均匀和非均匀介质的任意横截面金属波导的传输性能和任意形状金属谐振腔的特性以及其它一些电磁场边值问题。 本文提出了傅立叶展开-差分法计算精度的几种改进方法,即修正矩阵元素、增加级数项、逼近边界的方法。通过用几种不同的改进方法对一些常规波导和谐振腔问题,例如几种规则波导的截止波数、几种典型槽波导的波导波长和几种常规谐振腔的谐振波长的数值计算结果及与其理论参考值的对照,证明了这些改进方法的有效性。 本文对几种新型的加载金属薄片的矩形波导和几种不同形状的槽波导的截止和频散特性进行了分析,得到了其带宽特性、频散特性等一些较重要的结果,例如在波导中适当加载金属片可以实现增加其带宽或抑制其中某些传输模式等,为微波工程的实际应用提供了理论参考。 本文还对填充非均匀介质的常规波导问题,例如类矩形波导、H波导及非均匀H波导进行了分析,既拓展了该方法的应用范围,又进一步验证了其正确性。同时,得到了填充介质对波导传输性能的一些影响关系。 本文又对具有任意槽状金属的周期结构波导和梳形金属表面所形成的慢波系统进行了分析,得到了慢波传输系统的频散关系。这表明该方法还可以成功地解决部分三维非均匀周期性电磁场边值问题,进而显示出该方法的理论意义和应用价值。 上述研究结果表明,傅立叶展开-差分法不仅可以解决形状规则及其形状发生微小变形的波导及谐振腔问题,对于任意截面的金属波导和一些周期结构的波导问题更为方便、有效,计算精度完全可以达到微波工程技术的要求。因此,该方法的完善与计算精度的改进以及在波导和谐振腔问题中的应用研究,不仅对于丰富电磁理论有着重要的意义,而且对于解决实际电磁工程问题也有着重要的应用价值。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O451

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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7 邓磊;唐高弟;;微波相关器散射参数推导与MATLAB仿真[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年
8 梅中磊;牛调明;崔铁军;;光学变换的计算机辅助推演及其应用[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
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10 张文俊;刘峥;叶明;;用多层介质圆波导结构测量介电常数[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
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1 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
2 王海兰;乔木体水分的测试技术及其监测系统的研究[D];北京林业大学;2011年
3 胡亮;基于边界法向磁通密度逐点测量的无旋磁场重构方法及其应用[D];浙江大学;2010年
4 聂勇;新型可编程电液比例控制器关键技术研究[D];浙江大学;2010年
5 罗兆楠;直流输电线路邻近建筑物时合成电场计算方法及其应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
6 刘士利;改进的边界元法及其在电场计算中的应用[D];华北电力大学(北京);2011年
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8 龚冰;毫米波/亚毫米波目标辐射特性及探测技术研究[D];南京理工大学;2011年
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1 刘鹏;煤粉永磁强磁滤器的研究[D];河南理工大学;2010年
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8 郭猛;圆管形共箱封闭母线的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 白彦丽;电磁脉冲对开孔屏蔽腔耦合效应的仿真分析[D];沈阳理工大学;2010年
10 陈晶;高效高压异步电动机铁心损耗和附加损耗的分析计算[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 郑家骏;可调滤波器研究[D];西安电子科技大学;1998年
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【二级引证文献】
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1 黄华;电磁兼容混响室内电磁场的均匀性分析及其应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
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6 薛立山;孙连友;洪伟;;基于基础解向量的投影分解法及其在电大尺寸电磁散射问题中的应用[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
7 王姗姗;李闯;;方同轴线TM模研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
8 黎志坚;段军;周学松;;介质园柱、园球电磁散射的直接解法[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
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10 陈军;洪伟;;一种有效的数值吸收边界条件及其在散射问题中的应用[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
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1 曹斌照;傅立叶展开—差分法在波导与谐振腔问题中的应用研究[D];兰州大学;2006年
2 张淮清;电磁场计算中的径向基函数无网格法研究[D];重庆大学;2008年
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1 卢林芳;电磁场边值问题的解法探讨[D];重庆师范大学;2010年
2 郭帆;点离散求解电磁场边值问题应用软件的实现[D];河北工业大学;2000年
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8 徐欧;FEM/PML方法研究波导介质不连续性问题[D];南京航空航天大学;2003年
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