基于时域有限差分法的脊波导损耗特性研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰翅銮适太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：孝杰签字日期．讪J1年‘月J歹日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰丛童通太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰趔童通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制

2、手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部I'-I或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)导师签名：签字日期：硕士学位论文基于时域有限差分法的脊波导损耗特性研究StudyonAttenuationCharacteristicsofRidgeWaveguidewithFDTD作者姓名：学科、专业：学号：指导教师：完成日期：兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity青睐。振腔系中光的模截止波长长、单模带宽宽等特点，使得脊波导广泛应用于各种过渡元件以及各种谐振腔等，因此对脊波导特性的研究是

3、非常重要的。早在20世纪40年代，Cohn就对脊波导的特性进行了研究，随后脊波导受到了广泛的关注。目前对脊波导特性的研究，大多集中在传输特性以及阻抗特性上，对于其衰减特性和功率容量的研究数据较少，这在一定程度上限制了脊波导元件的分析和设计。为了解决这个问题，本文首次利用时域有限差分法对脊波导的衰减特性以及功率容量进行了研究。介绍了时域有限差分法的原理以及其在应用上的相关技术，并应用时域有限差分法对脊波导进行建模，通过在MATLAB环境下编程，计算了不同结构参数的矩形对称双脊波导、三角形对称双脊波导、梯形对称双脊波导、倒梯形对称双脊波导以及矩

4、形单脊波导、三角形单脊波导、梯形单脊波导、倒梯形单脊波导在TE模式下的衰减特性和功率容量数据。所得部分数据与国外已有的权威文献中的数据进行了比较，数据吻合较好，从而证明了所用方法在研究上的有效性和精确性。运用时域有限差分法结合MATLAB编程计算了脊波导在不同结构参数下的衰减常数和功率容量，并给出了计算数据以及变化曲线。研究结果表明：脊波导的衰减常数不仅与频率有关还与其结构参数有一定的关系，脊波导的功率容量与其结构参数有关。当脊波导的主模截止波长增大时其衰减常数会单调递增，而功率容量会单调递减；当脊间距d／b增大时，衰减常数减小，功率容量增

5、大。因此在制造工艺允许的情况下，可以通过增大脊间距来达到减小衰减增大功率容量的目的。通过对比数据可得到：衰减常数由大N4,的顺序依次为：三角形、倒梯形、矩形和梯形脊波导；功率容量由d,N大的顺序依次为：三角形、梯形、矩形和倒梯形脊波导。由此可见倒梯形脊波导虽然具有相对较大的衰减常数，但同时也具有很大的功率容量，因此可作为一种优良的微波传输线。得到的损耗特性数据，将为脊波导的广泛应用提供基础数据，而得到的相关结论，也将对脊波导器件的设计提供参考。关键词：脊波导；时域有限差分法；衰减特性；功率容量I．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。一基于时域有限差分法的脊波导损耗特性研究论文类型：应用基础研究．II．兰州交通大学硕士学位论文AbstractFDTD(FiniteDifferenceTimeDomain)hasbeenwelcominginthespecialistsandscholars’eyessince1966whenK．S．Yeeputforward．FDTDisanumericalcomputationalmethodbasedondifferenceprincipleandappliedtothestudyofwave

7、guideandresonatorcavitysystem，electromagneticcompatibility，antennaradiationcharacteristics，interferewithcabletransmissionlines，electromagneticscattering，micro-opticalcomponentsintheopticaltransmissionanddiffractioncharacteristicsandSOon．Asadeformationofrectangularwaveguide

8、theridgewaveguideh．asallimportantutilizationinthepracticalproject．Astheridgewaveguidehast