基于有限差分法的非對(duì)稱共面波導(dǎo)及其彎曲結(jié)構(gòu)的研究

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1、分類號(hào)UDC密級(jí)單位代碼10151基于有限差分法的非對(duì)稱共面波導(dǎo)及其彎曲結(jié)構(gòu)的研究陳宏巍指導(dǎo)教師房少軍職稱教授學(xué)位授予單位大連海事大學(xué)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別博士學(xué)科(專業(yè))通信與信息系統(tǒng)論文完成日期答辯日期2014．06．21答辯委員會(huì)主席StudyofAsymmetricCoplanarWaveguideandItsBendStructurebased0UFiniteDifferenceMethodDissertationSubmittedtoDahanMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthe

2、degreeofDoctorofEngineeringbyChenHongwei(CommunicationandInformationSystem)DissertationSupervisor：ProfessorFangShaojunJune2014大連海事大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，撰寫成博士學(xué)位論文：基王查腿差坌洼的韭過鏊基畫遮昱叢墓變些結(jié)塑的受塞==。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明

3、的其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或未公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。．乞?qū)W位論文作者簽名：理堡盜熟學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解大連海事大學(xué)有關(guān)保留、使用研究生學(xué)位論文的規(guī)定，即：大連海事大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連海事大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。同意將本學(xué)位論文收錄到《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》(中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社)、《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》(中國(guó)科學(xué)技術(shù)

4、信息研究所)等數(shù)據(jù)庫(kù)中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和提供信息服務(wù)。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。本學(xué)位論文屬于：保密口在——年解密后適用本授權(quán)書。不保密√(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√，，)日期杪l十年多月哆日創(chuàng)新點(diǎn)摘要I．提出了一種基于近似完全匹配層(NFML)邊界的頻域有限差分法(FDFD)，分析了非對(duì)稱共面波導(dǎo)相位常數(shù)和阻抗頻域特性，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整槽寬比可以改變非對(duì)稱共面波導(dǎo)相位常數(shù)和阻抗的頻域特性。2．提出了一種FDFD和時(shí)域有限差分法(FDTD)相結(jié)合分析非對(duì)稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)模式轉(zhuǎn)換特性的方法，利用該方法實(shí)現(xiàn)了FDTD算法的雙模激勵(lì)。為共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供了

5、理論支持。3．提出了一種新型的共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)和一種測(cè)試模式間能量轉(zhuǎn)換的裝置，改進(jìn)了傳統(tǒng)共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)，降低了傳輸損耗。中文摘要摘要共面波導(dǎo)作為一種重要的平面?zhèn)鬏斁€，已應(yīng)用于微波、毫米波、亞毫米波、光學(xué)和高溫超導(dǎo)集成電路等領(lǐng)域，并已在一些電路中取代微帶線，在微波集成電路中占據(jù)著越來越重要的地位。非對(duì)稱共面波導(dǎo)是在共面波導(dǎo)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種新型傳輸線。相比共面波導(dǎo)，非對(duì)稱共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶與兩側(cè)接地板之間的縫隙寬度是不同的，可以認(rèn)為是共面波導(dǎo)的一種推廣，更具有一般性和應(yīng)用靈活性。雖然對(duì)非對(duì)稱共面波導(dǎo)的研究進(jìn)行了很多年了，但由于測(cè)試條件和實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)限制，對(duì)于非對(duì)稱

6、共面波導(dǎo)的理論分析和實(shí)際應(yīng)用研究仍處于發(fā)展階段。為了對(duì)非對(duì)稱共面波導(dǎo)進(jìn)行理論分析，許多學(xué)者采用準(zhǔn)靜態(tài)的保角變換方法來進(jìn)行研究，但保角變換方法難以分析非對(duì)稱共面波導(dǎo)的頻域特性。雖然時(shí)域的方法(如時(shí)域有限差分或時(shí)域多分辨率分析)能分析非對(duì)稱共面波導(dǎo)的色散特性，但是由于受到精度所限，不能展現(xiàn)出非對(duì)稱共面波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。本文在前期研究的基礎(chǔ)上，將近似完全匹配層邊界應(yīng)用于二維頻域有限差分方法，使算法更加容易編程實(shí)現(xiàn)，更加適合分析開放結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱共面波導(dǎo)傳輸線。應(yīng)用改進(jìn)后的二維頻域有限差分方法對(duì)具有過孔的非對(duì)稱共面波導(dǎo)相位常數(shù)進(jìn)行了分析。由于直接應(yīng)用二維頻域有限差分方法計(jì)算傳輸線特

7、性阻抗精度較差，提出了以一維波方程為插值函數(shù)的阻抗計(jì)算方法，提高了特性阻抗的計(jì)算精度。分析結(jié)果表明，非對(duì)稱共面波導(dǎo)具有比共面波導(dǎo)更優(yōu)的阻抗頻域特性。不連續(xù)結(jié)構(gòu)(如彎曲結(jié)構(gòu)，十字節(jié)等)是非對(duì)稱共面波導(dǎo)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不可避免的電路形式，因此詳細(xì)研究了非對(duì)稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)。本文將頻域有限差分方法和時(shí)域有限差分方法相結(jié)合，對(duì)非對(duì)稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的模式轉(zhuǎn)換特性進(jìn)行了分析。通過分析比較直角、45。斜角和圓角三種不同的共面波導(dǎo)和非對(duì)稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)，確定了非對(duì)稱共面波導(dǎo)彎曲結(jié)構(gòu)的模式間能量轉(zhuǎn)換更小，這就意味著非對(duì)稱共面波導(dǎo)比共面波導(dǎo)具有更低的傳輸損耗。為了驗(yàn)證這一結(jié)論，本