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波导的不连续性问题是微波工程中的基本问题。对波导的不连续性问题进行分析,以确定其传输波与反射波的能量分配,即反射功率量与传输功率量,是在各类微波器件设计中极为重要的一环。相信随着今天信息化社会的飞速发展,各类波导的课题也必将得到迅速的发展并具有广阔的应用前景。本文在辛体系下对波导不连续性问题进行了数值分析与计算,主要贡献有:(1)在辛体系下结合PML吸收边界条件,利用精细积分算法以及子结构有限元拼装对波导不连续性问题进行了分析求解。将波导按纵向均匀性划分为若干子结构,PML也被视为一个子结构。采用有限元方法对波导各个子结构横截面进行离散,沿纵向运用精细积分算法求出各子结构的出口刚度阵,进而做子结构拼装以对整个问题求解。其中,对在辛体系下如何实现PML边界条件进行了详细的推导。最后通过计算分析两个数值算例,不仅验证了本文方法的有效性,而且进一步表明本文方法能够克服求解波导不连续性问题时人工边界必须距离波导不均匀部分足够远的缺点,为求解波导不连续性问题提供了一种高效稳定的算法。(2)在辛体系下对光子晶体的传输特性进行分析研究。详细推导了辛体系下一维无限大光子晶体的求解过程,并进行了编程实现。数值结果表明,本文方法能有效地对一维光子晶体的传输特性进行分析。在此基础上,分别讨论了电磁波入射角度、介质层周期变化、介质层厚度、介质层厚度比对一维光子晶体传输特性的影响。此外,结合PML吸收边界条件,对横截面为有限大的矩形波导介质层光子晶体,也进行了分析求解,数值结果同样表明了本文方法的有效性。(3)以MATLAB为设计平台,设计开发了介质不连续矩形波导分析求解软件。在理论分析及数值计算的基础之上,设计开发了介质不连续矩形波导的分析求解软件,用户可以根据图形界面形式输入相应的参数对介质不连续矩形波导的传输特性进行分析,得到反射系数、透射系数、入射能量损耗率等值,还可将分析结论以图形的形式直观地显示出来。该软件能方便、高效地对含不连续介质的波导的传输特性进行分析,而且总体界面友好,具有开放性,可满足不同用户需求,为学习及研究波导不连续性的人员提供帮助。