截止波导理论中的波型耦合问题

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1、12卷3期微波学报V0l12No?JOURNAIOFM1CR0WAVESSc1、．199F立f2截止波导理论中的波型耦合问题AProblemofModeCouplinginCut—offWaveguide白同云丁坚进TSI(北京7223信前11分箱．北京100072)BaiTongyun·DingJianjin(P0n=r722311，l~eifing100072，Ckina)【摘要】本支从理沦上汪跗当截I波导口上纵lHj磁场不>v0rg,~．磁嫂将导致波型鹛☆．这种聃合还将随着截止波导长度的改变而周期变化。矾解释r截止波导或截止波导滤波器存在有限I：作

2、频率范围。的原因。为r消除或减弱截『波导的波耦合t需要对截止渡导进干亍特殊的没计。煳舢勰’’截趣0Abstract．ItistheoreticallyshownthatmagneticewillresultinmodecouplingwhenIfslongitudinalmagneticfieldisnonzerointheopenningofawaveguide-thiscouplingwillperiodical—lyvarywiththelengthofthecutoffwaveguide．andtherebyinterpretwhyworking

3、frequencyrangeofacut0ffwaveguideonacut—offwaveguidefilterislimited．InordertOeliminateorreducethiscoupling．aspecialdesignoncuoffwaveguideisneeded．Keywords：Cut—offwaveguide，ModecouplingtPowerattenuation一、截止波导波型耦合方程波型耦合是微波系统中的基本现象。设两个横截面为任意形状的波导1和2，通过度为L、宽边为、窄边为b的矩形截止波导相连接的多波导系统能否互相

4、耦台呢?设工作波长^>2a，为了分析简便，进一步假设^》a、b，由置·=一善』。五·D()得E“一(HⅢ一H¨)(2d)Ed(Hrf—H)(26)卸稿收到日期：1995年9月26日．定穑收到口期：1996年2月6lf12卷3期闩i*O云等：截止波导理论中的渡型耦f}^口J题219式中．E和E．分别为在波导1和波导2一侧，截止波导r】的同向电场，H刈和Hm分别h口上的纵向磁场。边界条件可表示为：E。一0在∑一S+b上(3日)E2—0在S上(36)式p，∑．。为包括截止波导LI在内的波导1和2的周界·S为不包括截止波导口在内的波导周界。麦克斯韦方程组和(2)

5、、(3)式构成截止波导波型耦合的边值阿题。麦克斯韦方程组可写成F面的场分量形式：耋(^z一(+(4“)釜(^1E)一(E)一floI~h(4)H：一1O(h巨)F一(^E)]()^Lm差(^2E)一￡(H)一jwehE(4薹(^IH)一耋(H)+jweh1En“丘一j13(hH)r一^L出(^1H)](4，)开域1和2中的横向场可表示为：一∑V()+∑()(n)胃一∑J()+∑()(56)式中一一n(6口)一ij×(66)分别为电波矢量“电压波型函数和“电流波型函数，Vk和J分别为电波“电压”和电流的幅度函数；一i×n(7口)’=i，×(76)将(6)、

6、(7)式代入(5)式，则有：‰一c嚣+㈨]’‰=蹦z)嚣一州㈤])=．)丽3H~,2)](耻)220报歧融㈦籍渡㈡](8)足H：一(；丑三战∞系t。将巨鹱Jf成竺级数波数“为待定幅度系数。为厂求出⋯秆’】(8)⋯式．}系⋯数嗣““l，的A盖：渡(1o)纵向磁场等j一零的删8hi∑岫一每崛，}⋯)零一～磁蹉瓣咀■+．对(11)式第一式边第项作分部积分：．如一fl丌^(^E^)：一：c壹c1，将(2)、(9)代八(12)式右边第．项～，}。∑)～z(“，7dl．,2)]h2d。(13。为截止波导位电棒。由于》、．(I3)式吖简化为JXE(iIj支i；i]一f

7、)；一—-(14)埘“式打边n¨、邶⋯～秭志～砖+蟊i一赤々J?Lhsguh、一^chia—Flg■*~，l．!}r(15)这个方程岛【联系厂(9)式中的1,2和(8)式巾的；，并L表，J为矩阵形式：z}一v(16a)=yV(1瞄)进对：波导l邗2，分别考虑和q个波，从矩阵运算叮得的公式：‘一塞；’一一宝⋯一．(】7a)等：授搜导耻陡IIn口波‘辅俞r,q22l∑t(17hJ⋯⋯，J_耋J_h／tuhtO“uj[L矗^c}’；f‘101lI⋯㈨、』耋J^hihih，笔c}，]Jm俐2'1v70ct18b,式{’，yL干"所代表的意义足这样规定的：将【16

8、)』中的矩阵划分为4个分i阵，rl剥『分矩分别为户和q力阵l。f和F~lSH]q