高功率毫米波过模波导模式耦合设计

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式耦合进行了系统研究,得到了最优几何参量.采用不同的相位重匹配方法和选择相应的几何结构,对TM01-TE11、TE01-TM11、TE0-TE01、T01-TE,11.模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模波导模式转换器.     

用有限元法分析任意截面槽波导

用有限元法分析了任意形状槽波导。在槽波导开放端口引进了吸收边界条件。对矩形槽波导、Ｖ形槽波导、圆形槽波导的分析表明，计算结果与实验值以及其它方法得到的结果有较好的吻合。     

圆形槽波导的另一种分析方法

本文利用矩形剖分的近似方法并借助于Ａ．Ａ．Ｏｌｉｎｅｒ等人得出的有关矩形槽波导的分析结果，建立了圆形槽波导的横向等效网络，根据横向谐振条件得到了该波导结构的色散关系，数值计算结果表明，该方法较为简单，且具有较好的精度，是分析圆形槽波导中主模色散关系的一种有效方法。     

填充介质的圆形槽波导的分析

采用模式匹配法对填充电介质的圆形槽波导进行了分析．根据满足边界条件的一系列电磁场方程，推导出填充电介质的圆形槽波导的特征方程．在改变相应的一些条件后，该特征方程分别被简化为圆形槽波导的特征方程和圆波导的特征方程．在特征方程的基础上，计算出几种模式的ω-β曲线，得到在加载不同介质后模式截止频率的变化：随着介电常数的变大，模式截止频率有变小的趋势．这些结论为今后研究加载介质的圆形槽波导的应用奠定了一定的理论基础．     

圆形槽波导振荡器中径向盘厚度和阻抗的关系

为了实现具有较大阻抗的圆形槽波导与阻抗较小的有源器件之间的阻抗匹配,在W波段圆形槽波导振荡器中采用了径向盘结构,通过改变径向盘的厚度来调节输入阻抗的大小.用完全匹配层将圆形槽波导的开放边界截断为有限区域后,应用有限元法分析基于圆形槽波导的毫米波元件.为了避免传统的有限元方法所遇到的伪模式问题,选用了棱边元对圆形槽振荡器中的径向盘结构的输入阻抗进行数值计算.得出了频率在85～100GHz之间,对应于不同的径向盘厚度的输入阻抗.径向盘的厚度小于0.3mm时输入阻抗较小.计算结果为用于W波段圆形槽波导振荡器的径向盘的优化设计提供了依据.     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

圆形槽波导功率合成器的研究

应用时域有限差分法(FDTD)计算了圆形槽波导中径向盘结构的输入阻抗。然后根据理论分析和数值计算的结果,我们设计制作了8mm波段的圆形槽波导双管功率合成器,并对其进行测试,获得了比较满意的结果,从而验证了圆形槽波导在功率合成方面的优越性能。     

分别含左右手材料的三层平板波导中光导模的比较研究

从电磁场理论出发推导了电磁波在含左手材料填充的三层平板波导中的特征方程,分别对含左手材料和右手材料的三层平板波导中电磁波的导模进行了分析及仿真,对电磁波在上述两种材料中传导导模进行了分析及对比;研究表明,两种波导结构中的导模数目都将随着芯层厚度的减小、入射波频率的减小而减少;而且,对于结构参数相同的两种波导,含左手材料的三层平板波导中存在模式缺失,不存在TE0模,且导模数不多于传统的右手材料波导.     

X波段介质填充的盘荷波导模型腔的理论与部分实验研究

用场匹配方法计算了X波段(f=9.37 GHz)介质填充的盘荷波导加速结构的基模(TM01模)和高次模(HEM11模)的色散曲线,结果与Mafia程序的计算结果相一致,并且直观地反映了工作模式和谐振频率之间的关系;结果还表明HEM11模的截止频率和传播常数都比TM01模的低.依据Mafia仿真和实验结果,微调模型腔的内半径,反复加工模型腔进行实验研究,并对测试条件进行了分析,得到了比较好的结果.     

X波段介质填充的盘荷波导模型腔的理论与部分实验研究

用场匹配方法计算了X波段（f=9．37GHz）介质填充的盘荷波导加速结构的基模（TM01模）和高次模（HEM11模）的色散曲线，结果与Mafia程序的计算结果相一致，并且直观地反映了工作模式和谐振频率之间的关系；结果还表明HEM11模的截止频率和传播常数都比TM01模的低．依据Mafia仿真和实验结果，微调模型腔的内半径，反复加工模型腔进行实验研究，并对测试条件进行了分析，得到了比较好的结果．     

脊型光波导偏振模场有限差分分析

针对三维脊型光波导模场的偏振相关性,对于不同偏振方向的模场构造满足不同边界连续性条件的差分格式,结合交替方向隐式FD-BPM来处理三维波导问题。得到各阶导模的模传播常数和模场分布。     

标量时域有限差分法用于平面光波导模场分析

用二维标量时域有限差分法分析了平面光波导基模的模场分布情况，在设置场源时分别用了五种不同形态的光源作为激励，在光传播到一定距离和时间后得到的五种不同激励下的稳态模场分布完全相同，并与解析法讨论的结果一致。     

A wide tuning range electro-optic filter based on long-period waveguide grating

We present the design of an electro-optic filter with polarization insensitivity based on a long period waveguide grating. The filter exhibits an ultra-large wavelength tuning range of exceeding 35 nm and covering the whole C band (1530 to 1565 nm) in a bias voltage range from −84 to 84 V. In the whole tuning range, the transmission coefficients for quasi TE modes are over 97% and the 3 dB bandwidths are below 0.8 nm. The wavelength sensitivity to the tunable voltage is about 0.208 nm/V. This electro-optic filter can be used in dynamic WDM networks for fast wavelength scanning/selection, communication channel reconfiguration, and optical switching.     

手征铁氧体填充圆形波导特征方程的导出

在柱坐标系中导出手征铁氧体波导内横向场量与纵向场量之间的关系，利用波导壁上的电场边界条件，建立了手征铁氧体介质填充的圆波导传播常数的特征方程．     

标量FDTD法分析渐变折射率光波导模场分布

用标量时域有限差分法（Finite-differece Time-domain Method,FDTD法）分析了渐变折射率平面光波导中基模的模场分布情况，采用平面光波、球面光波、高斯光波等5种不同形态的光波激励同一波导，借助计算机进行数值求解，得到的光场分布图在光场传播达到稳定后完全相同，说明波导的模式与光波形态无关，只与波导结构和光波波长有关，结果表明该方法直观、精确、快速，并与解析法分析的结果一致。     

基于MATLAB计算软件的波导教学

将MATLAB引入到导行电磁波的计算中,借助MATLAB强大计算与可视化功能,对常见的矩形波导、圆形波导的模式分布图、场结构图、基本特点进行分析验证,有助于学生对规则金属波导的基本规律及特点的理解。     

基于基片集成波导功分/合成器的宽带功率放大器研制

基于基片集成波导功分/合成器设计并研制了4路X波段宽带功率合成放大器.功分/合成器由一对4路树状功分器采用背对背方式组成,功分器输入输出端口均包含基片集成波导-微带转接结构,以便于功分/合成器与其他平面器件相连接.在9.3~12.3GHz范围内实测功分/合成器的回波损耗低于-13dB,传输损耗优于-3.3dB.设计并制作了一个X波段4路宽带功率放大器,合成功放在10.4GHz上的1dB压缩点输出功率约为7.1W(连续波工作方式),在8.9~12.3GHz范围内,合成效率大于60%,在9.5GHz上其最大合成效率约为73.6%.测试结果表明,该技术可方便地用于微波与毫米波固态功率放大器设计.