非均匀传输线场路特性研究

摘要

传输线是现代通信系统及微波高速电路中的重要组成部分，传输线的非均匀结构会引起电磁波的反射、辐射以及对周围电路的耦合，尤其是在高频段，严重时甚至会影响到电路的正常工作。因此，对非均匀传输线的场路特性进行研究并进行结构优化非常重要。本文采用场路结合的方法，对非均匀微带线分布电路参数的提取方法、特性及其适用性进行了研究；同时，对非对称共面波导的辐射机理进行了研究，并提出了改善其传输性能的速度补偿方法和具体补偿结构。 本文的主要工作和创新点如下： 1．研究了直角弯曲、切角弯曲以及阶梯等三种非均匀微带线的分布电路参数提取方法以及分布电路参数随结构参数、电气参数和工作频率的变化关系，讨论了用传统传输线方程和广义传输线方程提取电路参数时对端接负载的不同要求，并比较了两种方法所得结果的异同。 2．研究了不同电压计算路径对所提取分布电路参数的影响，分析了其中的原因，给出了弯曲微带线的最佳电压计算路径。 3．首次对所提取分布电路参数的有效性和适用性进行了研究，通过分析由所提取分布电路参数构造的等效电路的传输性能，并与全波方法结果进行比较得到了所提取分布电路参数的频率适用范围，并进一步分析了分布电路参数中动态参数部分所起的作用。 4．发现并研究了弯曲微带线不连续处的微谐振现象，通过分析微谐振现象随微带线结构参数和激励源参数的变化规律，找到了产生微谐振现象的原因，研究了微带线切角与否对微谐振振幅的影响。 5．研究了非对称共面波导的奇模辐射机理，提出了抑制奇模辐射、改善非对称共面波导传输性能的速度补偿方法，并提出了三种速度补偿结构，给出了三种结构补偿非对称共面波导时结构参数的计算公式。 6．给出了补偿结构与传统结构中电波传播常数之比的求解方法，提出了一种用占空比计算孔缝阵列结构与传统结构传播常数比的近似方法，给出了典型速度补偿结构的传播常数比，并讨论了其补偿效果。 7．设计了三种速度补偿型弯曲共面波导，分析了其补偿效果，并与空气桥结构的传输性能进行了比较，制作和测量了其中的栅格和孔缝阵列弯曲共面波导，理论和测试结果吻合较好。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 非均匀传输线的研究背景和意义

1.2 研究现状及方法

1.2.1 非均匀传输线研究现状

1.2.2 研究方法概述

1.3 本文要解决的问题

1.4 本文的章节安排

2 电路参数的提取方法及技术

2.1 FDTD基本方法

2.2 吸收边界条件

2.3 共形网格技术

2.4 分布电路参数提取方法

3 非均匀传输线分布电路参数的提取及分析

3.1 非均匀微带线的分布电路参数提取

3.1.1 直角弯曲微带线

3.1.2 切角弯曲微带线

3.1.3 阶梯微带线

3.2 电压计算路径对分布电路参数的影响

3.2.1 分析方法及建模

3.2.2 结果及讨论

3.2.3 最佳电压计算路径

3.3 本章小结

4 分布电路参数适用性研究

4.1 研究思路

4.2 等效电路法

4.2.1 C、L、R、G等效电路及迭代公式

4.2.2 C、L、α、β等效电路及迭代公式

4.3 弯曲微带线分布电路参数适用性研究

4.3.1 时域结果及讨论

4.3.2 频域结果及讨论

4.4 阶梯微带线分布电路参数适用性研究

4.4.1 时域结果及讨论

4.4.2 频域结果及讨论

4.5 弯曲微带线上反射脉冲微谐振现象的研究

4.6 本章小结

5 非对称共面波导奇模辐射抑制

5.1 概述

5.2 非对称共面波导奇模辐射机理

5.2.1 理论分析

5.2.2 数值分析

5.3 抑制奇模的速度补偿法

5.4 k2/k1或k2'/k1求解方法

5.4.1 商用软件及FDTD编程求解

5.4.2 几种典型补偿结构的k2/k1或k'2/k1

5.4.3 占空比估算方法

5.5 本章小结

6 速度补偿型弯曲共面波导的设计与性能验证

6.1 栅格速度补偿型弯曲共面波导

6.1.1 理论计算结果

6.1.2 实验结果

6.2 孔缝阵列速度补偿型弯曲共面波导

6.2.1 理论计算结果

6.2.2 实验结果

6.3 并联电容加载速度补偿型弯曲共面波导

6.4 三种速度补偿型共面波导比较

6.5 本章小结

7 结束语

参考文献

致 谢

作者简历