微波传输中高阶模及转换规律的分析方法研究

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电磁波需要以单一的工作模式在微波传输线中低耗传输,然而传输线中存在的不连续性结构使得信号传输的效率大大降低。在微波系统中,不连续性会引起信号的反射、与附近电路的耦合,严重时会使系统无法工作。   随着微波技术的发展和科技的不断进步,不断集成化和复杂化的微波系统对传输信号的准确性、高效性、高频率等方面的性能要求越来越高。因此,如何消除不连续性的影响,以及如何提高微波系统和微波器件中信号传输的效率和准确度,越来越受到人们的关注,并成为研究重点。   本文以FDTD算法为基础,结合了微波系统的设计要求、FDTD算法的优势以及MATLAB软件强大而又灵活的后处理能力,对微波传输线不连续性的传输特性进行了全面的分析和研究。   文章首先简单介绍了微波传输线的相关概念以及FDTD算法的基本原理,进而建立物理模型进行模拟仿真,并将提取的参数与软件HFSS以及实验数据进行比较,验证了该算法的正确性;然后对传输线中高阶模的影响进行简要分析,并通过时空傅里叶变换(TSFT)以及横向电磁场谐振原理(TFR)两种方法计算得到了矩形波导和微带线的主模和高阶模的截止频率,提取出不同模式的传播常数或衰减常数:最后运用奇异值分解法(SVD)获得了传输线上不同模式的电磁场分布、能量关系、色散关系、传播常数等,并对不同的方法、不同软件提取的数据进行比较,在误差允许范围内基本一致。   METLAB软件被用来对本文的数据进行了后期处理,其强大而又灵活多变的功能为微波传输中的高阶模及其转换规律的研究提供了坚实的基础,这些是其他软件无法实现的。文章的研究成果为高性能毫米波传输器件的设计与研发以及拓宽其应用范围提供有用的参考价值。  
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