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开槽波导及同轴线传输特性

邓洪  
【摘要】: 把具有开槽结构的波导及同轴线应用在高功率微波器件中一直是国内外学者研究的方向之一。开槽波导及同轴线是在目前研究较热的返波管和振荡器、回旋自谐振脉塞放大器(Cyclotron Auto-resonance Maser Amplifier,简称CARM amplifier)或振荡器中常采用的一种波导结构,而CARM等作为一种高功率、高增益的毫米波亚毫米波波源,在等离子体加热、通讯、空间探测等方面有着巨大的应用前景。而在电磁理论研究中,波导的传输特性是重要的课题之一。基于开槽波导及同轴线的强大应用前景,本文对具有开槽结构的波导及同轴线的传播特性进行了分析研究。 论文首先介绍了波导及同轴线在国内外的发展、现状,以及开槽波导及同轴线的应用前景。 其次将波导及同轴线作了分类,给出一般导行系统的处理方法,研究了矩形波导、圆形波导、同轴线的场及传输特性,得到它们的模式特征方程,通过数值计算分析其传播特性。 然后采用场匹配的方法,对角向内开槽同轴线的传播特性进行研究。推出了具有角向内开槽同轴线的场,进一步推出了它满足的模式特征方程。为展示角向内开槽同轴线的传播特性,给出了该波导的一些模式传播特性的数值结果,分析了归一化频率、开槽深度等波导结构参数对波导传播特性的影响,并与普通的同轴线进行比较,得出了一些有意义的结论。 最后,我们对角向外开槽同轴线的传播特性进行了研究,推出了具有角向外开槽同轴线的场和它满足的模式特征方程。当外开槽同轴线的同轴半径等于零时,角向外开槽同轴线即变成角向外开槽圆波导,得到圆波导的特征方程。为展示上述波导的传播特性,给出了外开槽同轴线及外开槽圆波导中一些模式传播特性的数值结果,研究了开槽深度、间隙半张角等参数与截止波数的关系。 我们相信,这些结论对开槽波导及同轴线的设计和应用有一定的理论意义。


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