人工磁导体结构组成间隙波导的理论仿真研究

介绍了周期平行金属线的色散方程,给出了PEC-AMC 结构的等效电路图,分析了PEC-AMC 结构中的电磁波传播模式,得出了该结构的色散曲线.根据理论用CST 和HFSS 两种仿真软件设计了工作在1. 2-2. 2GHz 的间隙波导,将两种结果进行了对比,证明了由人工磁导体结构组成间隙波导的可行性.     

基于间隙波导的小型化可插拔式无法兰波导

针对卫星工程中的无法兰波导应用需求,基于间隙波导技术,提出新型的小型化可插拔式无法兰波导连接结构及设计方法。在波导A末端的外壁四周构建周期性的金属钉床结构,波导B末端设计相应的中空屏蔽腔,将波导A插入波导B中,以间隙配合形式构成插拔式连接结构。在特定的尺寸条件下,插拔连接部位形成具有宽电磁禁带的电磁带隙结构,阻止电磁场从插拔接触面间的微小空气间隙泄露,保证了波导间正常的电磁传输性能。对两种Ku频段标准WR75波导的无法兰波导样件进行了验证,分析了加工误差及装配误差容差特性。在WR75波导工作频率9.84～15GHz范围内,样件实测插入损耗小于0.06dB,回波损耗分别优于30dB和20dB。相比WR75标准法兰连接,无法兰波导连接截面尺寸分别缩减60%和70%以上,大幅降低了传统法兰连接的体积,同时实现了波导间快速、灵活的插拔式连接,且具有良好的制造装配容差性能,可广泛应用于各种微波部件及系统中。     

双包层低折射率芯光波导的解析解及数值分析

对芯层折射率小于内包层折射率的双包层光波导进行了解析求解，得到了模式场精确解及模式特征方程．对于HEll、TE01、TM01三个低阶模的特征方程进行了数值计算，给出了它们的色散曲线，然后研究了内包层与芯层的半径比、内包层的折射率对色数曲线和截止频率的影响．     

角向多导体波导高频场分析

本文采用场匹配法导出角向多导体波导的截止波数和高频场颁由的解析表达式，通过数值计算研究了场分布特性。     

THz频段圆波导传输特性的特征方程分析法

针对THz频段采用金属电导率趋肤效应模型会引入传播常数误差的问题,提出了一种非理想导体圆波导传输特性的特征方程分析法.首先基于圆波导中的场方程及电磁场边界条件得到了关于传播常数的特征方程;其次在特征方程中采用非理想导体电导率的经典驰豫模型,通过数值求解得到了圆波导的传播常数.与采用变分法计算传播常数的结果相比,特征方程法可在全频段上精确表征圆波导的传输特性.仿真结果表明:与传统变分法相比,圆波导特征方程分析法得到的衰减常数相对误差在10 THz时可减小66％;与传统的金属电导率趋肤效应模型相比,特征方程分析法采用金属电导率经典弛豫效应模型得到的衰减常数相对误差在6 THz时可减小31％.     

PMC边界手征负折射平板波导模式特性及场分布

从理论上分析了以理想磁导体(perfect magnetic conductor, PMC)为边界的手征负折射平板波导的模式特性及其磁场的具体分布. 利用PMC边界条件, 导出了手征负折射波导的色散方程和磁场各分量表达式. 通过波导的色散曲线发现, 当手征参数 κ>1时, 某些区域曲线出现下凹, 左旋圆极化(left circularly polarized, LCP)波的折射率为负值, 实现了负折射特性, 截止频率也不再是传播常数β=0所对应的频率. 根据传播常数β和k₊, k₋的关系, 将色散曲线分为3个区域, 给出了各区域一阶奇模和一阶偶模磁场的具体分布, 并与一般手征媒质平板波导的磁场分布作了比较. 结果发现, 切向分量场H_y,H_z 在上下边界处为零, 满足PMC边界条件. 而由于面磁流的存在, 法向分量H_x在边界处不为零.     

不同模量理论挡土墙结构解析解及数值解

基于不同模量理论，讨论了复杂应力状态下不同模量挡土墙结构的中性层，推导了同时考虑x、y方向应力情况下该结构的中性轴及正应力、剪应力的解析解．并编制相应的有限元程序进行计算，将其数值解与解析解进行误差对比．最后对不同模量计算结果与经典力学同模量计算结果进行了分析对比．基于两种理论计算结果的差异，提出了对该类结构计算的合理建议．     

两半导体球壳内电位的计算与分析

运用有限差分法并通过MATLAB编程对两半导体球壳内的电位进行了数值计算,与解析解结果比较,其相对误差很小.因此,在电磁场计算与分析过程中,把两种方法结合起来,可加深对场域中电位分布情况的理解,又能起到相互验证的作用.     

基于脊间隙波导的低副瓣多波束阵列天线设计

为了克服毫米波频段传统多波束阵列天线损耗高、效率低以及等幅激励情况下副瓣电平较高的问题,该文提出了一种基于间隙波导技术的低副瓣多波束阵列天线设计方法。首先,设计了基于巴特勒矩阵的双层多波束馈电网络拓扑结构,将传统巴特勒矩阵的4个输出端口与不等功分器相连,拓展为8个输出端口,实现输出功率的重新分配,以达到低副瓣设计的目的。接着,设计了基于脊间隙波导的双层和单层定向耦合器、交叉结和不等功分器,完成了低副瓣多波束阵列天线的整体设计。最后,进行了天线实物加工和测试,测试与仿真结果较为吻合,副瓣电平得到了有效降低,验证了所提出的低副瓣多波束阵列天线的性能。     

圆形槽波导到圆波导结的分析

用有限元法分析了圆形槽波导到圆波导结这一复杂结构的电磁特性．为了避免伪模式的产生,有限元法的基函数采用的是矢量基函数．利用完全匹配层(PML)来解决槽波导无限域结构的截断问题．有限元有限元法法的分析得出了这一波导结中圆形槽波导端口TE11^=0=模和圆波导端口TE11^0模之间的模式散射参数(5参数)随离散频率点和耦合结构尺寸变化的结果,分析结果为圆形槽波导谐振腔或振荡器的设计提供了依据．     

圆柱形屏蔽耦合共面波导的解析分析

采用保角变换和部分电容法，导出了耦合共面波导奇偶模单位长度电容及其特性阻抗的解析表达式。数值结果与利用其他方法分析椭圆耦合带线、三带线耦合共面波导和矩形屏蔽耦合共面波导的结果吻合得较好，表明本方法是可行的。     

理想非线性双组分色谱方程解析解与GC实验结果的比较

在理想非线性单组分色谱分析的基础上，用ＧＣ做了理想非线性双组分色谱的流出曲线。在非线性条件下，得出了各组分不同温度下的保留时间和最大浓度值。理想非线性双组分色谱的数学模型的解析解则通过双组分模型的理论公式结合计算机求解，解析解与实验结果进行了比较。     

Polymer光波导器件的电极分析

设计了以有机聚合物（Ｐｏｌｙｍ ｅｒ）作为光波导的电光调制器的电极．通过理论推导和计算机辅助数值计算得出电极的特征阻抗和导体损耗系数,以及它们与电极的宽度、高度、厚度之间的关系．分析了电极宽度、高度、厚度的变化对特征阻抗和导体损耗系数的影响,以及导体损耗对调制带宽的影响,并模拟了Ｐｏｌｙｍ ｅｒ光波导调制器的频率响应．通过频率响应曲线得知电极的极限带宽在１００ ＧＨｚ以上．     

多级泵三间隙平衡盘间隙流动的理论分析

运用平衡盘间隙内为层流流动的假设,通过简化的N-S方程,推导出两间隙和三间隙平衡盘在节段式多级泵装置中几何参数与泄漏量和平衡力之间的函数关系,经过比较发现三间隙平衡盘泄漏量小于两间隙平衡盘,而平衡力变化也能满足设计要求,此种三间隙平衡盘的设计可减小泵的尺寸,节省制造成本.     

平板波导直接耦合的理论分析

本文对平板波导的直接耦合做了理论分析,得到了耦合效率,辐射损耗和反射率的计算公式,并对实算结果进行了讨论。     

恒等波导缝隙耦合特性的计算机辅助分析

研究两恒等波导公共宽边上斜缝隙的耦合特性。根据电磁场的边值条件建立严格的积分方程,应用矩量法把积分方程变换成矩阵方程,借助于计算机求得了各种耦合参数。     

表面波波导理论的研究

表面波是一种沿两媒质之界面传播的电磁波.本文论述了表面波波导理论的若干进展,重点放在平面结构和圆柱状结构的理论分析上.1899年,A.Sommerfeld最早提出,TM型表面波可沿一根具有有限电导率的无穷长圆柱导线传传输.1950年,G.Goubau最先在论文中论述了有电介质复盖的单导线的状态.上述的Sommerfeld线(SW)和Goubau线(GW)用在微波作远距传输或用作天线馈线.本文对平面的表面波结构、SW和GW作系统分析,使用一个统一的观点和方法--特征方程法.文中介绍了近年来使用的新原理,即用一根裸露的导线用来在太赫波波段传送电磁波.     

多量子阱波导TE、TM模场分析

利用求解边值问题的亥姆赫兹方程和等效折射率近似方法 ,得到了芯区折射率呈锯齿型分布的多量子阱波导TE、TM模场的精确解和等效解 ,并且利用数值计算表明 :在多量子阱波导周期与芯区厚度之比趋于零时 ,精确解和等效解相当好地吻合 .本文的计算表明 ,等效折射率近似是一种研究任意折射率分布的多量子阱波导特性的有效方法     

理想塑性平面问题的解析解——兼论某些文献中基本方程之不足

对文献中理想塑性平面问题的主控偏微分方程组,导出了两套简明的代数显式精确解析解,其中一套包含有无限多个解．这些解既有其理论价值,又可以作为标准解以发展计算塑性力学．根据所得解析解,可以证明有些文献的基本方程有可商榷之处。     

Si衬底减薄及氧化对硅基二氧化硅波导应力双折射影响的数值分析

采用有限元法对硅基二氧化硅波导在玻璃化过程中的应力与Si衬底厚度和背面氧化层厚度的关系进行了系统的分析;在此基础上,应用全矢量有限差分束传播法(FD-BPM) 对应力光波导的双折射进行了分析.结果表明随着Si衬底厚度的减薄,波导附近水平方向和垂直方向所受应力趋于一致,双折射系数B可小于10~(-4);Si衬底背面氧化层的存在使双折射系数略有增大,但随氧化层厚度的增加可减缓其增加量.