基于时域有限差分法的脊波导传输特性研究---预答辩PPT.pptVIP

基于时域有限差分法的脊波导传输特性研究 内 容 一. 脊波导简介 波导：用来引导电磁波在有限空间中传播，使它不至于扩散到漫无边际的空间中去的结构的总称。 脊波导是其中的一种常见的导波结构，它是矩形波导的一种变形，又称凸缘波导。 脊波导特点 在同样横截面尺寸的情况下，脊波导单模工作的频带更宽些; 与同样横截面尺寸的矩形波导相比，它的等效阻抗较低。 本文所研究的波导结构 三.时域有限差分法原理 计算流程图 矩形双脊波导结果 脊波导的带宽与脊间的距离有关,也与脊的宽度有关。 脊间的距离越小,带宽越宽; 脊的宽度s/a在0·3~0·7范围较其它的范围有较宽的带宽。 双脊波导的带宽较单脊波导的宽。d/b=0.1, s/a=0.3 时单模带宽取极大值，约为5.9，比矩形波导单模带宽（约为2），要扩展了近三倍，优势明显。） 非对称矩形双脊波导 1) 归一化主模截止波长λc/a大约在2~5.16之间.当s1/a,s2/a不变时,随着上下脊间距d/b的增大,截止波长减小,d/b越小,截止波长值越大,当s1/a =0.5,s2/a =0.6,d/b =0.1时,得到截止波长的最大值5.16. 2) 单模带宽大约在1.9~5.2之间.当s1/a, s2/a不变时,随着d/b的增大,单模带宽减,d/b越小单模带宽越大,当s1/a =0.4,s2/a =0.3,d/b =0.1时,得到单模带宽的最大值5.2. 错脊波导 当s1=s2、d1=d2时： 1) 归一化主模截止波长λc/a大约在2~5.3之间.当随着上下脊深度d/b的增大,截止波长增大,d/b越小,截止波长值越小,当c1/a =0.2,c2/a =0.6,d/b =0.9时,得到截止波长的最大值5.3. 2) 单模带宽大约在1.2~2之间. d1和d2不等时： 1) 归一化主模截止波长λc/a大约在2~5.27之间.d1固定不变，当随着上下脊深度d2/b的增大,截止波长增大,d2/b越小,截止波长值越小,当c1/a =0.2,c2/a =0.6,d1/b =0.7,d2/b=0.9时,得到截止波长的最大值5.27. 2) 单模带宽大约在1.9~3.6之间 三角形双脊波导 主模截止波长λc/a大约在2~3.25之间. 当s不变时,随着上下脊间距d/b的增大,截止波长减小,d/b越小,截止波长值越大,当s=0.6,d/b =0.1时,得到截止波长的最大值3.25. 单模带宽大约在2~3.74之间.当a不变时,随着d/b的增大,单模带宽减小,d/b越小单模带宽越大,当s =0.6,d/b =0.1时,得到单模带宽的最大值3.74. 正梯形双脊波导 归一化主模截止波长λc/a大约在2~4.96之间. 当s、c不变时,随着上下脊间距d/b的增大,截止波长减小,d/b越小,截止波长值越大,当s=0.5, c=0.4,d/b =0.1时,得到截止波长的最大值4.96. 单模带宽大约在2~5.4之间.当s、c不变时,随着d/b的增大,单模带宽减小,d/b越小单模带宽越大,当s=0.4,c=0.3,d/b =0.1时,得到单模带宽的最大值5.4. 倒梯形双脊波导 归一化主模截止波长λc/a大约在2~6.32之间. 当s、c不变时,随着上下脊间距d/b的增大,截止波长减小,d/b越小,截止波长值越大,当s=0.1,c=0.8, d/b =0.1时,得到截止波长的最大值6.32. 单模带宽大约在2~5.8之间.当s、c不变时,随着d/b的增大,单模带宽减小,d/b越小单模带宽越大,当s=0.2,c=0.3,d/b =0.1时,得到单模带宽的最大值5.8. 图20为梯形上底边长c与主模归一化截止波长的关系曲线，图中的5 条曲线代表b/a = 0.45 , d/b = 0.2 ,s/a分别为0.1,0.3,0.7, 0.9 时c/ a的变化与主模归一化截止波长的关系. 从图中可看出当c 远大于s 时,如s/ a =0.1,s/a =0.3, c/a 在0.5～0.9 间归一化截止波长较大,且都在4 以上 图21为梯形上底边长c 与单模带宽的关系曲线图（b/a=0.45,d/b = 0.2），从中可以看出当s/a固定时，单模带宽的极大值一般取在c/a=0.1～0.5之间。图19为梯形下底边长s与单模带宽的关系曲线图（b/a=0.45,d/b=0.2），从中可以发现当c/a固定时，随着s/a的逐渐增大而单模带宽有逐渐减小的趋势，当s/a较小（如取0.1）时单模带宽取值较大。 四.瞬态场结构图和频谱图 五.结论与展望 1.结论 (1).单模带宽最大的是矩形双脊波导，最小的是三角形双脊波导，倒梯形双脊波导和梯形介于两者之间。 (2).主模归一化截止波长最大的是倒梯