3毫米Y型垫片H面波导环行曲三维电磁场分析.pdf

笫 10卷 翦 4期 YC)URNA~ 0F C 1 A INSTITUTE OF COM M UNICATIO~／S Ju]y l朝 3 3毫米Y型垫片H面波导环行 曲 三维电磁场分析 张 登 国’ [提要] 本文使甩棋式匹配进莉j点匹配法培出了H而Y型垫片变换嚣部 份高度 铁氧体波导环l ． 堡墨 三维电磁理论分析。3毫米频爰上926·—96·5GHz的实验缍果，与理 分折数蜜计算值吻 合良好。 Three—DimensionalElectromagnetic Field A nalysisof 3m m Y-Pedestal H-Plane W aveguide Circulator Zhang Dengguo (South tJiaotong Univclslty，Emei) A bstract： By m eat5 of mode—m~,tchlttg method and poiat—matching method ete． the three dimensional eleetromagaztie fizld ana,)sis i5 g yen jn thispapez for the H p!ane Y—pedestal to女nsfcrmer waveglzide ci~eulatorwith 4 paztlalheightfe~：he．Good agreemeritbetween thcnumericalresaltsoftheeretiea[c~l~／z． 1ation attd experimentalmeasurementsis~btained in frequettey range~of92．6—90．50Irz(ie．3mm b~n6)． 一 、 引 言 Y型垫片作变按器的部份高度单片铁氧体柱H面波导环行器是宽频带的。这类器件的设 计和研制，人们通常使用的是工程近似方法 [1 ，我肛研制的毫米波陉H面Y结波导环行器 亦不例外 。随着 1977年环行器三维 电磁理论 分 析的提 出， 不难发 现 没篇 这方 面的文 献 ”。当把环行器作为一个电磁问题求解时，存在着理论惘述的简单性与具 体分菥过程 的复杂性之间的强烈对 比。尽管如此 ，作为科学研究，波导环行器的三维电磁理论在物理上 是严格的，应予重视。基于此，本文使用模式匹配法、点匹配珐结合传输线理论，给出Y型 垫片H面波导环行器的三维电磁理论分析，并且提供3毫米频段上 92．6一，j6．5GHz范 曝的 数值计算和实验结果及其 比较。 在系统无耗促定下，分析图 1所示环行器结构时， 我们首先利用模式匹配法进 行 I—III 区域的电磁场的展开和匹配 】。利用本征矢激励概念，将腔体与波导 日三个端 I：1的匹配简化 为结腔与任一波导 日的匹配时，使用的是点匹配法。这样可得到含有矩形波 导TE。主 模的 反射波幅值 口 (待求量)在内的一组线性方程 ，数值计算即可解出a 。考虑到Y型垫片较厚 ’张壁 目 ·西南交遗太学教师，1988年获电子辩技大学悼士学泣．已在匿内外刊枷和舍披上生寝论文 i0刍苗。 越 信 学 报 而使高阶模硎落投快，我们把台阶与结分开单独处理 ，即在上面算得结的o。后，再使用传 输线理论分析Y型垫片变换器的影响。这时得到的r 代表本征矢 激励下所对应的 图I结 构之本征值。面臾要求得某一频率下的三个本征值，便可确定出环行器的散射矩阵[s]，亦即 得到了域频率下的环行器外部特性。 = 、电磁理论分析 1．1、n 区域场分量聂其匹配 在 0≤ ≤曰，，0≤ ≤ 的铁氧体 I区域中，假定纵向场分量 、日；具有 相 同 的横 向 场分量表示，即具有相同的横向传播常数 k。，则有 日，={(t)z(=)