波导内壁表面粗糙度对电磁波传输性能的影响研究

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1、摘要随着雷达的研制成功，微波技术作为--fl独立的学科迅速发展起来。在微波频段下，需要使用导波系统输送电磁波，这样才能满足微波传输中所必需的能量损耗小、效率高、功率容量大的要求。波导作为一种常用的导波元件越来越受到人们的重视。但是在实际应用中，由于一些制造上的因素，波导的性能有时很难满足要求。这其中波导内壁的表面粗糙度就是一个很重要的因素。波导内壁的表面粗糙度会增加波导的传输衰减，消耗电磁能量。在处理表面粗糙度对其影响时，一般是根据经验公式求出衰减常数，但是经验公式是由实验数据拟舍得出的，缺乏严格理论推导。另外，经验公式对于处理导体表面局部粗糙度过大的情况并不适用。本论

2、文针对上述问题展开研究，从麦克斯韦方程和微波传输的趋肤效应出发，给出由于粗糙表面边界导致的波导衰减的解析表达式。论文首先给出了微波和波导传输的基本原理、矩形规则波导的传输特性参数，以及波导传输时的导体损耗，指出了由表面粗糙度带来的波导衰减的增加。然后给出表面粗糙度的定义和相关评定参数，总结电磁场计算中应用的几种表面粗糙度的建模方法，指出其不足；根据分形几何理论建立更加完善的表面粗糙度模型；以此模型为基础，分析表面粗糙度对导体损耗的影响，给出解析形式，并分析了局部粗糙度的情况。最后推导出表面粗糙度对波导导体损耗功率影响的具体形式，并与文献中数据进行对比，验证模型的正确性。

3、以K波段和Ka波段波导为侧计算在TEl。模式下的传输损耗功率和导体损耗系数，结果说明：经验公式在处理局部粗糙度时存在偏差；表面粗糙度可以使得导体损耗增加一倍。关键词：波导表面粗糙度分形导体损耗Abs仃actWiththesuccessfuldevelopmentofradars，microwavetechnologyisgrowingfastaSaspecialtydiscipline．Atmicrowavefrequencies，theguided—wavesystemisneededtotransmitelectromagneticwave，whichcanmeet

4、theessentialrequirementsofmicrowavetransmission,suchaslowlOSSCS，highefficiency,bulkypower,andSOon．Asausefulandcornlnoncomponent,waveguideisgettingm01"_eandmoreaRention．However,theperformancesofwaveguidescannotsatisfytheneedsduetosomefabricationfactorsinpractice．neinnersurfaceroughnessisa

5、criticalone．Roughnesswillincreasethelossesandwastetheenergy．Consideringtheeffectofroughness，allexperimentalformulationisapplied,whichisbasedontestresults．However,thetheoreticaldeductionisscanty．Inaddition,theexperimentalformulationisnotfitforpartialroughness．Thisthesisinakesaresearchonth

6、isproblem．StartingfromMaxwellequationandtheskineffectofmicrowavetransmission,theincreasedconductionattenuationofwavegnideiscalculatedaccordingtotheroughsurfseebeundar)r,whichisanalytic．Firstly,thethesispresentsthebasicprincipleofmicrowaveandwaveguidetransmission,characteristicparameterso

7、frectangularwaveguide，andcalculationofconductionattenuation．Itexplainsthatroughnesscallincreasetheconductionattenuationandlossesandwasteenergy．Thendefmitionandcharacterizationofsurfaceroughnessarebroughtout．Somemodelingmethodsofsurfaceroughnessinthecalculationofelectromag