MPCVD装置圆柱谐振腔的仿真设计

根据电磁场理论设计了用于微波等离子体化学气相沉积系统的TE11模圆柱谐振腔,推导了该谐振腔的电场分布,计算了圆柱腔的几何尺寸.利用电磁场仿真软件CST对圆柱腔内的电场分布进行仿真,比较分析了不同天线耦合深度以及不同石英窗厚度对电场分布的影响.仿真优化结果表明天线耦合深度为5mm、石英窗厚度为5mm时腔内微波耦合良好,能...     

一维光子晶体微腔的腔模特性

基于麦克斯韦的电磁场理论,利用传输矩阵法研究了光子晶体微腔的透射特性,并由此得到腔模随入射角的变化规律。研究表明随入射角的增大,TE、TM模的腔模均向高频方向移动,移动规律近乎一致;但是TE腔模的线宽逐渐减小,而TM腔模的线宽则逐渐增大。研究了不同偏振的腔模在光子晶体中的电场分布,随着入射角的增大,TE腔模在微腔中的电场振幅逐渐增大,而TM腔模则逐渐减小。     

无工质微波推进的推力转换机理与性能计算分析

无工质微波推进属于新概念,具有无烧蚀、性能不受环境影响、推力功耗比宽的特点。文章从普朗克能量子假说和爱因斯坦的光量子理论出发并结合微波理论给出了该装置的推进机理,又从经典电动力学理论出发解释了推力产生的机理。采用有限元数值求解方法对圆台型推力器腔体内的Maxwell电磁方程组进行了数值模拟,获得了模态和1 000 W功率下腔体内的电磁场分布,并分析了不同模态、不同腔体结构下的具体特征。结果表明,在TE011、TE012、TE111和TM0114个模态中,TE012模品质因数和推力最大,其次是TE011针对1 000 W微波功率输入,以黄铜为腔体材料,基于经典电动力学理论计算出TE011和TE012模产生的最大理论推力值分别为411mN和456 mN。     

基于新型Padé近似BPM算法的TE模式分析

针对光束传播法中使用(p,p)阶的Padé近似方法求解模式时,由于将消逝模和传输模统一对待而造成的无法很好地抑制消逝模对仿真结果影响的问题,本研究提出采用基于(p-1,p)阶Padé近似算法来提高波导TE(transverse electric)模式的数值仿真精度的方法。实验结果表明,基于这种新型近似算法的光束传播法在波导仿真中对消逝模可以起到有效的抑制作用。     

高介电常数的介质微带天线频带宽度展开方法

从矩形微带天线的输入阻抗出发,利用天线谐振导模对微带天线阻抗的影响,提出了展宽微带天线频带宽度的方法。在高介电常数情况下,激起TE01模和TM01模时,相对带宽可以从单模时的0.7%展宽到2.7%;并给出了仿真结果。     

ＴＨｚ复式晶格光子晶体谐振腔的特性分析

提出了一种基于复式晶格结构的新型THz波段光子晶体谐振腔,这种复式晶格结构是在普通正方空气孔型光子晶体的每个原胞中心嵌套一个旋转28.2°的正方形空气孔,通过改变中心原胞内圆柱空气孔的半径构成谐振腔,用平面波法分析谐振频率与缺陷半径的关系,得到TM谐振模和TE谐振模一致的谐振腔结构参数;利用时域有限差分法分析共同谐振的TM模和TE模的谐振特性,研究结果可以为THz波段光子晶体谐振腔的制作提供参考依据.     

手征导纳对手征波导中传输模特性的影响

本文首次证明了手征导纳为±ξ_c的一般手征波导间传输模场分布的对称性,反对称性和正交性,而通常波导中场分布的对称性,反对称性和正交性可以看作是ξ_c=0的特例;给出了手征同轴线中传输模的场分布和色散方程的具体表达式,高阶混合模EH_(nm).HE_(nm)的截止波长随手征导纳ξ_c的变化关系。研究表明,手征同轴线中EH_(nm).HE_(nm)的截止波长与径向量子数n无关,这与手征金属圆柱波导情况不同。本文还给出了手征金属圆柱波导中EH_(01)模的截止波长随手征导纳ξ_c的变化图线,发现EH_(01)模的截止波长与ξ_c近似成正比。当手征同轴线的内导体圆柱半径趋近于零时,手征同轴线中的场分布、色散方程均退化成圆柱波导情形。     

S波段双频圆极化半圆分形边界微带天线

针对现代通信系统对天线结构的小型化、简单化,以及高增益和多频特性的需求,基于腔模理论,以多模技术为基础,结合分形曲线,设计了一种新型S波段双频圆极化微带天线结构.通过采用单层矩形贴片实现结构的简单化,馈电方式为单点馈电.为了实现双频圆极化特性,引入了非对称的半圆分形曲线,同时在贴片中心加载成比例缩小的分形槽作为微扰.仿...     

低损耗紧凑型平衡式基片集成波导滤波器设计

文章所提出的平衡式基片集成波导(SIW)滤波器,是通过在SIW上切割横向槽实现,SIW结构中每两个相邻的槽构成谐振器.在差模工作条件下,该谐振器工作在TE20δ模;在共模工作条件下,该谐振器工作TE10δ和TE30δ模.该TE20δ模谐振器比传统的TE201模谐振器短得多,因此整个设计很紧凑.同时,短长度的谐振器和低辐...     

共焦柱面准光谐振腔回旋管研究

推导了共焦柱面准光波导的传输方程,对采用共焦柱面准光腔作为谐振腔的准光腔回旋管进行了理论研究,数值计算结果与实验结果相吻合。结果证明,共焦柱面准光波导的模式间隔度大,通过调节镜面宽度可调节腔内各模式的衍射损耗,使腔体内仅有TE0n模式可稳定存在,进而提高波导内工作模式的分割度。利用共焦柱面准光谐振腔替代传统回旋管的圆柱波导谐振腔,可大大降低回旋管中的模式竞争问题。在该结构中,n=1, 3, 5…模式可有效地实现二次谐波工作。     

X频段精密电介质测量系统

本文简要介绍在我们实验室建立的频率在8.2—12.4GHz的精密电介质测量系统,其中较详细论述了设计单模TE_(01n)螺旋腔的原理性问题及结构。该系统可用频率调谐法或长度调谐法来测量。按我们已发表的计算方法,对固体材料测量结果的部分数据和相应的理论误差分析数据,分别用图、表给出,从分析中得出一些对电介质测量有实用价值的结论。 此外,也给出了用频率调谐法测得的螺旋波导在某些典型频率下对TE_(01)模的衰减数据。     

回旋速调管外接模式转换器研究

在模式耦合理论的基础上,详细讨论了8 mm高功率回旋速调管外接TE01~TE11模式转换器,采用波导轴线弯曲与波导半径渐变的结构和不同的相位重匹配技术进行优化分析,有效地抑制了寄生模式的转换,提高了输出模式转换效率,并得到了最优几何参量。     

异型截面波导模式变换技术

异型截面波导具有特殊的模式传输特性,理论上能够扩展现有的变模技术,推动多频点、宽带宽和紧凑化模式变换器的发展。但由于其结构复杂,难以通过数学方法直接获得准确描述模式耦合过程的解析表达,从而抑制了此类技术的发展。从麦克斯韦方程组出发,重新推导并给出了基于矢量波形函数的弯曲波导耦合波方程组以及耦合系数的表达式,结合数值求解矢量波形函数的方法即可解决异型波导模式变换器的优化问题。为验证该技术途径的有效性,设计了一个工作在X波段的椭圆波导TM₀₁-TE₁₁模式变换器。仿真与数值计算结果一致,表明该模式变换器变模效率高于95%的带宽为10%,最高转换效率高于99%,较经典的圆波导变模器件有着更好的性能表现。     

含色散左手材料非对称5层平板波导的模式特性

系统研究了含色散左手材料作为芯层的非对称5层平板波导TE波的传输特性,重点讨论了芯层色散、芯层厚度和覆盖层折射率对波导的影响,并与无色散5层平板波导做了比较。研究表明,导波和表面波都可以在这种波导中传播;TE0模只有表面波,TEm（m〉1）模只有导波,TE1模既有导波又有表面波;TEm（m≥1）各模均存在双模现象。     

多端口回旋管功率结合器

本文介绍了一种用于振荡管工作于Ka频带的大功率波导结合器。它通过模转换技术,把多个方波导的输入转换成一个圆波导的输出。应用这种方法,可以改进功率组合的能力。结合器的输入口之间有良好的隔离作用而又能相互进行相位锁定,且在输出圆波导中可以得到低损耗的TE_(01)模。文中还介绍了如何用模匹配方法分析多模传输系统中各模的成分并与实验结果进行了比较。     

高功率毫米波过模圆波导模式变换研究

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式变换进行了系统研究,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结构,对TM₀₁-TE₁₁,TE₀₁-TM₁₁,TE_0n-TE₀₁,TE₀₁-TE₁₁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、宽带毫米波过模圆波导模式转换器．     

一种多轨道角动量模行波谐振腔天线

为解决当前轨道角动量天线难以小型化和多模工作的问题,推进轨道角动量在无线通信领域的实际应用,用谐振腔本征模理论成功设计、加工并测量了一种基于环形基片集成波导谐振腔的多轨道角动量模天线．经仿真分析和实际测量,该天线在4.1GHz和6.2GHz上谐振并分别产生了模数l=1和3的轨道角动量,与理论分析吻合较好．与现有的其他天线相比,该天线具有结构高度小型化、易集成、能利用单个腔体的多种模式产生多模轨道角动量的优点,在无线通信领域更具实用价值．     

FEM放大器非线性特性研究

以圆柱波导、平板摇摆器为模型,导出了自洽的注波互作用三维非线性方程组。并考虑了电子初始速度零散的影响,在此基础上编制了相应的计算软件。通过数值分析的方法研究了自由电子激光器(FEM)的饱和效率、频带宽度等高频特性和摇摆器锥化设计对延缓饱和、提高效率的作用。