周期電磁結(jié)構(gòu)色散特性研究計(jì)算.pdf

1、周期電磁結(jié)構(gòu)有著廣泛的應(yīng)用，常被用作頻率選擇表面或者高功率微波器件中的慢波結(jié)構(gòu)等。慢波結(jié)構(gòu)是RBWO和RTWT的關(guān)鍵部件，其性能直接決定了RBWO和RTWT的性能水平。周期慢波結(jié)構(gòu)色散特性是研究高功率微波器件的一個(gè)重要參量，其他重要特性如相速、群速、耦合阻抗等參量都可以從色散關(guān)系衍生出來(lái)，準(zhǔn)確，快速獲得周期電磁結(jié)構(gòu)的色散特性就顯得尤為重要。此外，近年來(lái)人們非常關(guān)注的光子晶體也是一種周期結(jié)構(gòu)，因此，研究周期電磁結(jié)構(gòu)色散特性以及尋找合適的研

2、究方法是一個(gè)非常有意義的工作。 本文通過(guò)采用時(shí)域有限差分算法(FDTD)，利用周期電磁結(jié)構(gòu)中場(chǎng)所滿足的周期性，引入周期邊界條件，將計(jì)算空間限制在一個(gè)周期內(nèi)。這種算法在繼承普通FDTD算法的優(yōu)越性的同時(shí)，由于周期邊界條件的引入，使得計(jì)算效率大為提高。并且，這種算法既可用在慢波系統(tǒng)色散特性的計(jì)算當(dāng)中，同時(shí)也可適應(yīng)光子晶體能帶計(jì)算。 論文首先在直角坐標(biāo)系下，給出了FDTD差分方程和周期性邊界條件的具體形式，并編寫程序，分析了周

3、期性加載金屬片矩形波導(dǎo)的色散特性。周期電磁結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要應(yīng)用就是用作高功率微波器件中的慢波系統(tǒng)，考慮到目前大部分高功率微波器件的慢波系統(tǒng)多采用圓柱周期結(jié)構(gòu)，在論文第四章中，在圓柱坐標(biāo)系下，給出了差分方程和周期性邊界條件的具體形式，同時(shí)編寫程序，分析了MILOSWS，盤荷慢波結(jié)構(gòu)的色散特性。由于光子晶體也屬于一種周期結(jié)構(gòu)，在分析其帶隙結(jié)構(gòu)時(shí)，可以借鑒前面的算法。在第五章中對(duì)算法進(jìn)行了擴(kuò)展，編寫程序，分析了二維光子晶體的色散特性，并在計(jì)算三