【doc】窄—宽面直交波导缝隙耦合特性
窄—宽面直交波导缝隙耦合特性
北京航空航天大学
Journ~ofBcijln$UniversityofAeronauticsandAstronautics
1990年第1期?11990
窄一宽面直交波导缝隙耦合特性
吕善伟张超峰易虹
(电子工程暴)
摘要:讨论两个波导管窄边-宽边正交曲波导闻的缝隙耦合特性,给出了散射 场和等效网络参数的通用
表
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达式,在z波段进行了数值计算和实验验证,结果相 吻合.
关键词:直交波导,缝隙耦合,散射参量.
0前言
在微波器件和天线馈电系统中,常需要由缝隙耦合的各种相互交接的波导器件,通过缝
隙的位置,尺寸的不同,达到调节耦合量的目的,因此讨论缝隙的耦合特性是必要的.本文
讨论图1和图2所示的波导窄面一宽面直交波导中公共壁上缝隙的耦合或散射特性.
图1窄-宽边十字正交被导的缝囔耦音幽2窄-宽边井行直交波导投耦台缝I寮 根据等效原理,把缝隙面和岛上的口面电场用等效
磁流代替(如图3所示),并假定为系数待求的正交函数序列
之和,利用缝隙面上切向场连续性建立积分方程,采用伽略
金法化积分方程为代数方程进行数值求解,获得等效磁流,
进而得到缝隙的散射场及等效参数这里,波导I,?的尺
本文于1989年8月2日收到
图3缝酿腔及等效磁疯示意图
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95?
寸可以相同或不同,缝隙的尺寸一般应满足长度/宽度一L/?10,波导壁厚度不受
限制
l理论公式
假定各波导仅传输Ho波.其中高次模为衰减模,并认为由波导I的?El激励,其电
磁场
分量为
h=日ocos三,e一l(1)
.
一
等.Hosin{一(2)
乩—一j詈(3)
假定等效磁流M.,M:是系数待求的完备正交函数序列之和,即 M-=;?口:'"'(r,)rf?马()
Mz一;?口r,)rf?岛(5)
其中,,,,;称为展开函数或基函数,取
,(I==sin导)(6)
根据磁场切向分量分别在和岛面上保持连续,可得 一
H}+峨+H2一Ht1)
一
所一l+=0(8)
其中为波导I一侧M?产生的磁场,日为波?一侧Mz产生的磁场,研和珊分别为缝
隙腔G一测的MI和M.产生的磁场,可由下式表达 =
(酽+要)盯脚.?
其中M为等效磁流,G为相应区域的并矢格林函数的分量.
取两组完备正交函数"和9;为权函数或检验函数:
,)::sin孚f2+导1(,:1,2,…,?)(10),0,
并定义内积
<.,日>.,
=
ll"?H(r)d8r?Sl,2(11) ,
用式(10)对式(7)和(8)分别在s和面上取内积,则将方程化成矩阵形式[1],
[3]:
跚H
式中各元素
A=^+峨(13)
^=(,")^(13e)
=(日f,">
B=<所,g;")
CH一<日l,")
,j=,j+磙
,j品=<日,>
碥一<日E,g;)
式(16)中各内积元素的具体表达式如下:
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ljL(‰一1)
+?
:面
tan(d
,/一?薹[髓()].
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,/一一l
!!!j3 [(警卜][(譬)"_]
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警?
=一
警?
(13b) (1d)
(15)
(16)
(16口)
rl6b) .
]}p-{-q~even
(卫L).(L)\J\J
[()一(譬门?[()一(门
,/一?
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各式中
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一?
f1p一口flm,一0一 top?口-'一I2m,?0 (?)为抽样函数=o一?+?
当波导壁厚度很薄,O时,(12)式蜕化成
[[A]+]][a]一[^](17)
其中[a]为主波导内侧磁流的展开系数阵. 有关波导尺寸应由相应的波导I和?决定.内积公式是对图1的波导结构推导的.
对图
2的结构也有类似的结果,差别仅在不同,用同样的方法也可导出,在此从略.
2主副波导中的散射参量
一
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掣.
利用导出的理论公式,在,=1O, 12GHz频段上计算了散射参量并经实 验验证.采用的波导尺寸a-一一a一 22-86mm,一6b=10-6mm,一1
mm,缝隙尺寸L×一13mm×1.6mm,; 位置一6l/2=5.08mm,?一0.VSWR 的计算值与实验测得的结果绘于图4 中I计算与测量的Ia-I,I.-I值与工作 频率的关系绘于图5中.由图可见理论 值与实验值吻合良好.
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(一e,L](19)
圉4VswR随,的变化关系
(20)
(21)
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