赵 霞,陈小强

(兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070)

0 引言

在现代微波技术中,为了满足微波传输系统的某些要求,需要不断探索和研究具有特殊截面形状的各种新型波导。研究分析表明,脊波导与矩形波导相比有着主模截止波长较长、单模工作频带较宽等优点[1],这使得脊波导在微波和毫米波的器件中得到广泛的应用。目前,除了对单脊波导的研究,还有双脊波导和背脊波导等[2-5]。在生产实际中,由于生产制造、装配及使用等原因,可能会造成脊波导的变形,分析研究变形对脊波导传输特性的影响,有助于更科学、更精确地分析微波器件和由脊波导构成的微波系统的特性。下面主要研究矩形单脊波导在错位变形和不同受力变形情况下的传输特性。

1 理论分析

假设脊波导内为空气且纵向均匀,采用纵向场法,脊波导内的场结构可以归结为求解亥姆霍兹(Helmholtz)方程:

2 数值计算结果

2.1 波导错位变形的计算

根据现有资料分析结论,取传输特性较优时几何尺寸,并便于与文献[7]对照,选择波导几何尺寸如下:矩形单脊波导的宽边为a,窄边为b=0.45a,边s=0.5a,边d=0.5b。变形程度选取不超过宽边的10%,所以取变形角度 φ=0°～13°,保证了变形在10%以内。

根据上述分析,对脊波导及错变脊波导TE波的TE10模及邻近高次模的特征值进行求解,求出不同变形程度时主模及邻近高次模的截止波长,计算了单模带宽。错位变形脊波导的归一化主模截止波长 λc/a及单模带宽λc1/λc2的变化曲线如图1所示。……