矩形波导

摘要： 矩形波导是工程上最常用的导波结构,也是“电磁场与微波”教学中最重要的内容之一。讨论矩形波导中的模式分类,使用纵向分量法求解电磁场的各分量,利用边界条件确定未知参数,根据本征函数正交性证明矩形波导中不存在纵向电场、纵向磁场同时存在的混合模式。讨论的模式分类内容可以作为电磁场以及微波等相关课程教学中的有益参考。

摘要： 由于微波穿透能力强,衰减小的特性,利用微波可对处于复杂工况下难以检测的钢板、储罐底板等进行检测。利用微波反射法对钢板表面缺陷情况进行检测,通过对矩形波导中的传播模式及频率的选择,选取钢板缺陷检测的最佳微波传播模式以及最佳传播频率。矢量网络分析仪发射和接收微波,通过接收微波反射波信号的回波损耗对缺陷检测能力进行判定,分别对频率范围为2.58~5.17 GHz、2.58~5.26 GHz、2.58~5.86 GHz、2.58~7.38 GHz的钢板缺陷处的微波反射波信号进行分析并且计算不同频率下的微波传播模态,确定微波最佳检测频率。对不同频率下的微波传播模态进行分析,得出微波最佳检测频率范围为5.5~6 GHz,TE_(01),TM_(11)模式对钢板表面缺陷具有很好的检测能力。

摘要： 基于直角坐标标量波函数,研究直角坐标矢量波函数一般表达关系,进一步推出矩形波导矢量波函数表达式,该研究结果可为解决平直边界电磁场边值问题提供理论支持.

摘要： 阐述波导窄边缝隙天线的设计方法,使用HFSS软件对单个缝隙结构,无限阵列环境下缝隙单元的导纳参数进行数值仿真。结果表明,该天线阵列具有低副辩、宽带宽、高增益等特点。

摘要： 微波技术基础课程中,电磁波在矩形波导中传播的传输特性教学研究,一般采用公式推导以及曲线图辅助方式教学,导致学生对截止波长的理解比较抽象,影响学生对波导传输的截止模式以及传输模式方面知识的掌握程度。本文针对此问题,采用 HFSS 软件辅助教学,直接给出不同频率下、在传输模式以及截止模式下矩形波导中电磁场的分布特性,从而使学生对传输模式、截止模式、波导波长以及截止波长等特性具有直观的了解。

摘要： 阐述波导窄边缝隙天线的设计方法,使用HFSS软件对单个缝隙结构,无限阵列环境下缝隙单元的导纳参数进行数值仿真.结果表明,该天线阵列具有低副辩、宽带宽、高增益等特点.

摘要： 矩形波导是"电磁场与电磁波"课程中的重要内容.长期以来,在"电磁场与电磁波"的教材中,矩形波导中的电磁性质只有理论公式而没有精确的场分布图,这对于学生准确理解矩形波导中的电磁性质是不利的.为提高教学效果,利用COMSOL Multiphysics有限元软件设计开发金属矩形波导电磁性质仿真软件,并利用仿真软件给出了金属矩形波导中TE10和TM11波的电场、磁场和电流分布图.这些直观的仿真图像有助于学生理解电磁波在金属矩形波导中的传播规律,掌握金属矩形波导的相关理论,提高教学效果.

摘要： 耦合微带线是毫米波中常用的一种平面传输线,其差模可以有效地减少电路间的耦合,并改善平面传输线的表面波问题,但耦合微带线不便于直接测试其性能.针对此问题,设计了一个耦合微带线和矩形波导的转换结构,能够将耦合微带线的差模转换成矩形波导的主模TE10,同时具有很高的共模抑制.该转换结构在74～77 GHz附近的性能很好,驻波比在1.2以下,插入损耗小于1 dB.该转换结构可以用来测量差模馈电的微波器件和天线.

摘要： 文章应用MATLAB、AutoCAD和等工具软件,在微波技术课程的传输线、Smith圆图和矩形波导教学中,分别进行了仿真实验设计,应用MATLAB绘制显示了传输线行波、驻波和行驻波动态波形图,应用AutoCAD辅助Smith圆图求解传输线问题,应用HFSS仿真了矩形波导中的三维场分布,将微波技术复杂的数学公式中所隐含的特点,通过可视化的仿真实验结果呈现出来.

摘要： 基于电位叠加原理,研究双激励信号下矩形波导内的静电场问题.利用Matlab数学软件对矩形波导横截面内电位和电场进行仿真.结果表明:在不同的激励信号下,横截面内电位和电场展示了丰富的分布结构和对称性,但当波导有裂缝时,电位与电场的对称性遭到了严重的破坏.

摘要： 本文根据波导缝隙天线和谐振腔理论,设计了一种2.45GHz大功率矩形波导宽边偏置纵向缝隙天线阵,利用HFSS软件对结构进行仿真优化.研究表明,设计天线在2.45GHz谐振频率处具有较均匀的电磁场分布.此天线阵可应用于工业微波加热中.

摘要： 本文介绍了一种矩形波导宽边八元中心斜缝天线,并简要阐述了宽边斜缝阵列天线的理论依据和设计原则.结合谐振腔理论,利用算得的参数,借助Ansoft HFSS软件对天线进行仿真分析,通过参数优化使天线达到性能要求,且在微波解冻中得到应用.

摘要： 在V波段(50-75GHz),考虑到损耗以及可靠性,射频微波测量系统通常不选用同轴测量,而是选用矩形金属波导测试系统,从而需要可靠的转接系统将PCB与矩形波导相接.本文提出了一种用于V波段的矩形波导-基片集成波导转接器的设计方案,利用HFSS对背靠背过渡结构进行仿真优化.在V全频段,插入损耗小于0.2dB,回波损耗优于15dB,相对带宽大于40％.

摘要： 基于中国科学院微电子研究所自主研发的InP基肖特基二极管,利用3D电磁仿真软件和电路仿真软件完成了500～750GHz检波模块的仿真计算与优化设计,该检波器以WR1.5标准矩形波导为输入口,通过波导到微带的过渡结构馈入,检波信号由SMA接头输出.当输入功率为-24dBm时,其在整个频段内的响应灵敏度的典型值大于1500V/W.

摘要： 本文应用透镜原理设计并实现了一种30GHz频段的高性能毫米波多波束天线.该天线由作为输入端口的7个波导H面喇叭、24调节相移的矩形波导和开口波导阵组成.经过设计、加工、测试,获得的7个波束覆盖了-14°到14°的范围,半功率波束宽度为4°,波束增益最高为20.03dB,最低为18.91dB.

摘要： DGTD方法是一种灵活、具有高阶精度的电磁仿真算法,在不同的问题中,DGTD方法可以选择不同的基函数和时间方案得到高精度计算结果.研究了DGTD算法计算TM模式的矩形波导和圆柱波导的谐振频率和模式场分布,计算出谐振频率值与解析解进行比较,DGTD算法具有很高的计算精度;并分析了基函数的阶数对计算结果的影响进行了分析,得到选择合理的基函数及其阶数,可以得到高计算精度和合理的计算效率.该高精度算法可应用于圆锥天线圆波导激励模式的计算.

摘要： 本文设计了一种具有调谐结构的高效率X波段圆波导TM01激励器,该激励器是由BJ-100矩形波导、圆波导和阶梯形圆波导过渡段组成.基模矩形波导注入TE10模式,经过模式抑制结构在低过模圆波导中高效率地激励起TM01模,再通过结构紧凑的阶梯形圆波导过渡段,将低过模圆波导中的TM01模式高效率地转换至49.5mm圆波导;同时在矩形波导短路壁适当位置处设计了圆柱调谐结构,以实现模式激励器工作频带范围的拓展,数值仿真结果表明:在设计频点处,该激励器转换效率约为99.9％、±150MHz范围内转换效率大于99％;圆柱调谐结构在保证最大转换效率大于99％的同时,可实现最佳工作频点在300MHz范围内的连续调节.

摘要： 本文用电磁仿真软件CST模拟仿真了一种行波速调管结构,这种结构选用带状电子注,利用矩形波导代替传统速调管中的谐振腔对电子注进行速度调制,进而实现密度调制,使得电磁能量得到放大.

摘要： 基于对功率合成技术的研究,本文提出了一种新型4路功率分配/合成结构.在该结构中,同轴波导转换结构作为第一级功率分配结构,波导微带双探针结构作为第二级功率分配结构,实现了等功率分配.在同轴波导转换结构中引入波导H面阶梯阻抗匹配结构,在较宽的频带内实现同轴线到矩形波导的阻抗变换.利用HFSS软件对该结构进行建模仿真,功率分配/合成结构回波损耗大于15dB的相对带宽为32.5％,插入损耗小于0.2dB.该结构输出信号具有良好的幅度和相位的一致性，有利于提高合成效率。

摘要： 介绍了两种常见的具有过渡结构的模式转换器;采用有限元法对一种过渡结构的矩圆模式转换器内的电磁分布进行计算模拟;根据模拟的电场的形状以及其它相关的数据来判断此时矩圆模式转换器的形状和性能;分析了两种模式转换器的局限性并给出了克服这种局限性的方案.数值模拟结果表明,选择合适的过渡结构的矩圆模式转换器能有效的传输微波能量并激发所需的模式,为设计高效的微波传输系统提供了理论依据.

摘要： 为解决现有矩形波导匹配负载无法满足紧凑系统要求的技术问题，本发明提供了一种矩形波导‑微带功率分配器和矩形波导匹配负载。矩形波导‑微带功率分配器包括依次层叠设置的输入矩形波导、第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层和第三金属层；第一金属层上设置有微带耦合探针和四个微带输出端口；第二金属层构成微带接地面；第一介质层和第二介质层上设有通孔；四个微带输出端口E面耦合于输入矩形波导宽边侧壁，并与输入矩形波导90°正交，且两两一组分布于输入矩形波导宽边两侧；位于输入矩形波导宽边同侧的微带输出端口共用一个微带耦合探针从输入矩形波导中向外耦合能量；矩形波导‑微带功率分配器整体沿输入矩形波导E面和H面对称。

摘要： 本发明公开了位于主矩形波导一侧的多孔矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导和副矩形波导、以及耦合孔；主矩形波导和副矩形波导相互隔离，主矩形波导通过至少3个耦合孔与副矩形波导连通；至少1个耦合孔包括贴附在主矩形波导侧壁或和副矩形波导侧壁的中空耦合管，中空耦合管靠近主矩形波导的侧壁连接有三端开口的耦合腔，耦合腔与中空耦合管导通，耦合腔位于主矩形波导和副矩形波导之间并与主矩形波导和副矩形波导导通；耦合孔沿主矩形波导的轴线排列，沿主矩形波导轴线方向相邻的耦合孔位于主矩形波导轴线的一侧；本发明的优点在于结构紧凑、加工简单、功率容量大、插入损耗低。

摘要： 本发明公开了一种扭波导分离式准平面矩形波导折叠波导，包括沿Z轴方向依次连通的至少2个最短波导周期结构和输入输出波导。扭波导分离式准平面矩形波导折叠波导通过若干U形弯波导、扭波导段和直波导构成。在应用在行波管等直线电磁波真空器件中时，与传统的折叠波导相比，本发明克服了电子束通过传统的慢波结构时存在的由于U形弯波导带来的180度相差，可以更加有利于展宽电磁波源的工作带宽。这种准平面结构使我们可以将所有的电磁波结构都安排在底座上，采用普通数控铣床一次完成，以确保加工精度和降低加工成本。该扭波导分离式准平面矩形波导折叠波导可以实现各种波导、单脊波导或双脊波导的紧凑型延迟线，特别是紧凑型行波管放大器的慢波结构等。

摘要： 本发明公开了一种扭波导合并式准平面矩形波导折叠波导，包括沿Z轴方向依次连通的至少2个最短波导周期结构和输入输出波导。扭波导合并式准平面矩形波导折叠波导通过若干U形弯波导、扭波导段和直波导构成。在应用在行波管等直线电磁波真空器件中时，与传统的折叠波导相比，本发明克服了电子束通过传统的慢波结构时存在的由于U形弯波导带来的180度相差，可以更加有利于展宽电磁波源的工作带宽。这种准平面结构使我们可以将所有的电磁波结构都安排在底座上，采用普通数控铣床一次完成，以确保加工精度和降低加工成本。该扭波导合并式准平面矩形波导折叠波导可以实现各种波导、单脊波导或双脊波导的紧凑型延迟线，特别是紧凑型行波管放大器的慢波结构等。

摘要： 本发明公开一种太赫兹矩形波导的制备方法、矩形波导及波导器件，其中，太赫兹矩形波导的制备方法，包括：采用金属辅助化学刻蚀方法在一半导体晶片上形成立方体凹槽；在刻蚀的凹槽表面沉积第一导电材料；将沉积有第一导电材料的另一晶片与刻蚀的凹槽中沉积有第一导电材料的半导体晶片进行键合，形成以第一导电材料为波导壁的矩形波导。本发明方法制备的波导具有体积小且精度高的优点。

摘要： 本发明公开了一种矩形波导拐弯及其矩形波导，包括输入矩形波导、输出矩形波导和转角，转角包括波导输入部、波导转弯部和波导输出部，波导输入部和波导输出部的波导内壁分别与输入矩形波导和输出矩形波导的波导内壁串接后形成导通的直角拐弯，波导转弯部内设有色散补偿反射器，其包括切角反射器和切角补偿器，切角反射器设置于波导转弯部的波导壁外侧，切角补偿器设置于波导转弯部的波导壁内侧，切角反射器所形成的反射面与切角补偿器所形成补偿面呈平行设置。本发明采用色散补偿反射器，使电磁波经过波导时在色散补偿反射器的作用下进行色散补偿，极大的拓展了矩形波导拐弯的工作带宽，解决了对小体积、宽频带、高性能矩形波导拐弯的需求。

摘要： 为解决现有矩形波导匹配负载无法满足紧凑系统要求的技术问题，本发明提供了一种矩形波导‑微带功率分配器和矩形波导匹配负载。矩形波导‑微带功率分配器包括依次层叠设置的输入矩形波导、第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层和第三金属层；第一金属层上设置有微带耦合探针和四个微带输出端口；第二金属层构成微带接地面；第一介质层和第二介质层上设有通孔；四个微带输出端口E面耦合于输入矩形波导宽边侧壁，并与输入矩形波导90°正交，且两两一组分布于输入矩形波导宽边两侧；位于输入矩形波导宽边同侧的微带输出端口共用一个微带耦合探针从输入矩形波导中向外耦合能量；矩形波导‑微带功率分配器整体沿输入矩形波导E面和H面对称。

摘要： 本发明公开了位于主矩形波导一侧的多孔矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导和副矩形波导、以及耦合孔；主矩形波导和副矩形波导相互隔离，主矩形波导通过至少3个耦合孔与副矩形波导连通；至少1个耦合孔包括贴附在主矩形波导侧壁或和副矩形波导侧壁的中空耦合管，中空耦合管靠近主矩形波导的侧壁连接有三端开口的耦合腔，耦合腔与中空耦合管导通，耦合腔位于主矩形波导和副矩形波导之间并与主矩形波导和副矩形波导导通；耦合孔沿主矩形波导的轴线排列，沿主矩形波导轴线方向相邻的耦合孔位于主矩形波导轴线的一侧；本发明的优点在于结构紧凑、加工简单、功率容量大、插入损耗低。

摘要： 本实用新型公开了一种矩形波导拐弯、E面矩形波导及H面矩形波导，包括输入矩形波导、输出矩形波导和转角，转角包括波导输入部、波导转弯部和波导输出部，波导输入部和波导输出部的波导内壁分别与输入矩形波导和输出矩形波导的波导内壁串接后形成导通的直角拐弯，波导转弯部内设有色散补偿反射器，其包括切角反射器和切角补偿器，切角反射器设置于波导转弯部的波导壁外侧，切角补偿器设置于波导转弯部的波导壁内侧，切角反射器所形成的反射面与切角补偿器所形成补偿面呈平行设置。本实用新型采用色散补偿反射器，使电磁波经过波导时在色散补偿反射器的作用下进行色散补偿，极大的拓展了矩形波导拐弯的工作带宽，解决了对小体积、宽频带、高性能矩形波导拐弯的需求。

摘要： 本实用新型公开了位于主矩形波导一侧的多孔矩形波导定向耦合器，包括主矩形波导和副矩形波导、以及耦合孔；主矩形波导和副矩形波导相互隔离，主矩形波导通过至少3个耦合孔与副矩形波导连通；至少1个耦合孔包括贴附在主矩形波导侧壁或和副矩形波导侧壁的中空耦合管，中空耦合管靠近主矩形波导的侧壁连接有三端开口的耦合腔，耦合腔与中空耦合管导通，耦合腔位于主矩形波导和副矩形波导之间并与主矩形波导和副矩形波导导通