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圆形槽波导振荡器的研究

姚靖  
【摘要】: 圆形槽波导是一种新型的毫米波、亚毫米波传输线。首先由东南大学杨鸿生教授等人提出。在毫米波和亚毫米波频段,它具有大尺寸、高功率容量、低损耗、低色散等优良特性。这给毫米波、亚毫米波器件的设计提供了一种选择。 随着微波半导体器件的迅速发展,微波电路乃至整机系统采用固态器件。在毫米波段,常用的固态器件是体效应二极管(Gunn二极管)和崩越管(IMPATT)。 我们采用圆形槽波导和Gunn二极管来研制W波段的振荡器。 本文首先应用时域有限差分法(FDTD)计算圆形槽波导中径向盘结构的输入阻抗。用了非均匀网格和三角形网格近似圆形槽波导的曲线金属边界。完全匹配层(PML)应用于圆形槽波导的开放边界。用细网格计算径向盘中我们所关心的场值。用离散波动方程更新粗细网格边界上的切向电场分量。最后,由电压和电流的傅立叶变换的比值得到径向盘的输入阻抗。通过调整径向盘的参数,做出了随径向盘半径、厚度及位置变化的输入阻抗曲线。直观的图形对实际中的阻抗匹配起到一定的指导意义。 在上述分析的基础上,我设计并制作了W波段的圆形槽波导振荡器,建立了试验系统并对其进行测试,在100.1GHz频率上得到了193微瓦的毫米波功率输出。


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