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《兰州交通大学》 2010年
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复杂结构脊波导传输特性的有限元分析

陈小强  
【摘要】: 脊波导作为微波通信器件广泛应用于微波传输,空间技术、电磁兼容与电子对抗等领域。随着我国铁路信息化和现代化的发展,由脊波导构成的微波器件被广泛应用于铁路交通信息系统及控制系统领域。例如用双脊波导制作的铁路驼峰测速雷达,以及应用于高速铁路无线通信系统中的波导器件等。 论文以复杂结构脊波导为主要研究对象,首次提出了三角形和倒梯形两种新型脊波导。利用有限元数值方法,在Matlab环境下求解了具有复杂横截面结构脊波导的传输特性。系统研究了矩形脊波导、梯形脊波导、倒梯形脊波导和三角形脊波导的截止特性、单模传输带宽、阻抗特性、衰减特性和功率容量。研究结果表明:倒梯形脊波导具有高的归一化截止波长和单模带宽,低的特性阻抗,高的功率容量,适用于微波传输;窄边和三角形双脊波导的单模带宽小,不适用于单模信息传输,可应用于制作微波滤波器;非对称双脊波导双脊平移和单脊平移时,其单模带宽和截止波长变化与脊对称时的变化相接近,但错脊波导归一化截止波长较大,单模带宽变化范围较小,所以错脊波导不适.用于宽带传输系统,可用于窄带传输系统和制作微波滤波器。复杂结构脊波导传输特性的研究,使得有相同传输特性的微波器件的结构尺寸减小,易于实现微波器件的小型化和集成化。 考虑到脊波导器件在使用和制造中可能产生的结构变形,论文重点研究了变形对常规单脊波导与双脊波导传输特性的影响。研究结果表明:错位变形时,只要变形在工程允许的10%范围内,其对截止特性和单模带宽的影响小于3%,这类变形对参数的影响在工程应用中可以不予考虑。单脊、双脊波导双边受力变形时,对传输特性的影响较大,且使特性变差,应用时应尽量避免;对不同的受力变形,只要保证变形程度不超过相应结构尺寸的8%时,可保证工程实际应用中主要传输特性的变化小于10%。 本论文通过对复杂结构脊波导传输特性的系统分析,为设计新型微波、毫米波脊波导器件及拓展脊波导的工程应用范围提供了坚实的理论基础。得到的相关结论,将为脊波导器件的设计和工程应用提供指导。
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN814

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【引证文献】
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1 李向葵;陈小强;陈彩红;;变形对梯形单脊波导衰减等传输特性影响[J];兰州大学学报(自然科学版);2012年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王磊;基于有限元法的脊波导损耗特性研究[D];兰州交通大学;2011年
2 李建兵;基于有限元法的填充非均匀介质脊波导传输特性研究[D];兰州交通大学;2012年
3 高原;基于时域有限差分法的部分介质填充脊波导传输特性研究[D];兰州交通大学;2012年
4 杨德录;X-Ku波段宽带功率合成技术研究[D];电子科技大学;2013年
5 陈彩红;变形脊波导传输特性的有限元研究[D];兰州交通大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 吴巍;何清明;;一种应用于电子战的双脊波导魔T接头[J];电子信息对抗技术;2008年01期
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8 郑秋容;陈夏萌;付云起;袁乃昌;;电磁带隙结构单脊波导缝隙相控阵天线的实验研究[J];国防科技大学学报;2007年02期
9 许福永,李月娥;一种新型枕形波导的有限元法分析[J];兰州理工大学学报;2004年04期
10 陈小强;赵霞;逯迈;任恩恩;;器件变形对倒梯形脊波导传输特性影响的研究[J];光通信研究;2008年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钟读贤;;小波分析在矩量法中的应用[J];合肥师范学院学报;2011年03期
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3 孙玉发,陈明生,任志军;应用DWT-Chebyshev方法计算宽带雷达散射截面[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
4 陈晓坤;高强;;有理降阶模型在电磁问题中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年01期
5 赵佳;吴先良;程媛;;MLC-FDTD在波导带通滤波器设计中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
6 曹斌照;;电磁波在芯层为负折射率媒质的介质波导中的传播[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2005年04期
7 赵方方;吴先良;陈明生;;旋转PE算法在目标电磁散射分析中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年05期
8 吴先良,付彪;无载波脉冲雷达测试系统的设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1997年03期
9 帅春江;;孔洞对直埋式农用屏蔽电缆耦合效应影响研究[J];安徽农业科学;2011年35期
10 何红雨;;偏心圆柱形电容器电位的计算与分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 吴琼;;人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
3 朱归军;;高速公路养护过程的桥梁安全控制与防范[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
4 赵小翔;;电压调谐LC带通滤波器的设计[A];四川省通信学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
6 刘玉洁;曹若凤;贺玉玲;刘昊;;一种用于铷原子频标的倍频器[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
7 杨建军;方大纲;刘小明;;微带不连续性等效网络参数的色散特性的计算[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
8 梁昌洪;;有耗网络S参数特征相位的统计约束[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
9 施鹤年;蒋仁培;陈清河;;铁氧体波导中电磁场传播问题的有限元分析[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
10 谢拥军;梁昌洪;雷振亚;;矩形波导加载介质块的谐振模型[A];1995年全国微波会议论文集(上册)[C];1995年
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1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 范木杰;时域多分辨分析在非对称共面波导研究中的应用[D];大连海事大学;2010年
3 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
4 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
5 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
6 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
7 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
8 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
9 廖臣;三维电磁粒子模拟并行算法及其应用研究[D];电子科技大学;2010年
10 何俊;毫米波新型曲折波导行波管的研究[D];电子科技大学;2010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
2 宋盼;地下磁导航系统的磁源设计[D];南昌航空大学;2010年
3 朱志斌;基于金属材料的扰动磁场检测技术研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李新蕾;金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D];南昌航空大学;2010年
5 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
6 王瑞英;H(curl)空间的各向异性分析[D];郑州大学;2010年
7 王娅娜;平面弹性问题协调的矩形混合元[D];郑州大学;2010年
8 袁恒;三维标测技术中的定位电场仿真及实验研究[D];郑州大学;2010年
9 曹国光;舰船短波天线近远场研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 邓力;;Ku频段固态功率合成器设计[J];电讯技术;2006年01期
2 邓素芬,杨显清,陈友臸;基于有限元法的脊波导特征值分析[J];电子对抗技术;2005年01期
3 张善杰,金建铭;部分填充各向异性介质波导的有限元分析[J];电子学报;1985年04期
4 韩一平,聂在平;非对称单脊波导的FDTD分析[J];电子学报;1999年03期
5 高文军,吕善伟;矩形波导斜切口面辐射特性的FDTD分析[J];电子学报;2001年S1期
6 郑秋容;陈夏萌;付云起;袁乃昌;;电磁带隙结构单脊波导缝隙相控阵天线的实验研究[J];国防科技大学学报;2007年02期
7 陈小强;逯迈;薛德强;;新型单脊矩形波导传输特性研究[J];光通信研究;2007年05期
8 张流洋;张黎明;李波;张洪辉;;基于有限元法的新型双脊波导传输特性的研究[J];光通信研究;2008年06期
9 李建兵;陈小强;高原;;填充介质倒梯形脊波导截止特性的有限元分析[J];光通信研究;2011年05期
10 李志全;郑文颖;牛力勇;李晓云;李莎;;带有增益介质层的混合脊状等离子体波导的传输特性[J];发光学报;2013年01期
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1 宋开军;基于波导的微波毫米波空间功率合成技术研究[D];电子科技大学;2007年
【二级引证文献】
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1 孙海;有限元法在复杂传输线计算中的应用—加载右或左手材料的鳍线和微屏蔽线的特性研究[D];兰州大学;2013年
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1 周旭冉;单脊波导脊边双缝阵列天线的设计[D];西北大学;2013年
【二级参考文献】
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1 黄绣江;郭泉;李忻;徐凡;钦耀坤;钟云洋;汪易;黄辉;冯昀;倪红坚;葛寿兵;;超宽带双脊魔T的研制[J];电波科学学报;2007年02期
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5 温俊鼎,施美娟,熊永忠,张建辉;背脊波导移相器的阻抗匹配研究[J];电子学报;1992年06期
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9 吴秋生,延波,薛良金;Ka频段脊波导过渡的仿真与工程应用[J];红外与毫米波学报;2002年02期
10 韩文杰,张晓霞;FDTD编程模拟光波导光场分布的数值不对称的校正方法[J];激光杂志;2005年05期
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1 任列辉;邢锋;徐诚;陈志雨;宋文淼;;用电磁场算子理论分析脊波导的传输特性[A];第十二届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2002年
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3 张智军;;宽带加脊喇叭天线研究[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年
4 宗卫华;梁昌洪;;用矩阵方法研究多脊结构波导[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
5 蒋颉;刘培国;何建国;;宽频带、双极化、四脊喇叭天线的设计[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
6 郝雷;高崇龄;;微波立体平面谐振器的机辅设计[A];1985年全国微波会议论文集[C];1985年
7 辛丽;王五兔;;脊波导完整本征值的计算[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(下册)[C];2009年
8 李智;李恩;郭高凤;;20~30GHz标准增益脊喇叭天线的设计和仿真[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
9 景振毅;王彬虎;袁乃昌;;超宽带圆极化喇叭天线馈源的仿真与实现[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
10 范国清;赵爱英;;3mm宽带三倍频器的设计[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
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1 陈小强;复杂结构脊波导传输特性的有限元分析[D];兰州交通大学;2010年
2 蔡纯;Ⅲ-Ⅴ族半导体MQW平面波导光器件的研究[D];东南大学;2004年
3 徐进;椭圆结构电磁特性问题[D];电子科技大学;2009年
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10 徐诚;电磁波基本方程组及其应用[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
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7 张晓春;脊波导中主模及各高次模k_c的CAD计算[D];电子科技大学;2003年
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9 孟桂超;1550nm脊波导高速激光器芯片设计[D];河北工业大学;2006年
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