在包含不均匀介质的柱形波导中的电磁波传播问题

本文研究用介电常数沿一度空间变化的不均匀介质填充的直波导中的传播模式,并讨论这种结构中传播常数的计算方法。求出某些特殊情况的精确解,而这些问题的一部分过去只有漸近解或多项式解。对波导尺寸我们不加任何限制,因而文中所得结果适用于光波、微波以及毫米波的传输。在本文所讨论的波导问题中,所得结果不能直接从现有文献中导出。我们已经从基本微分方程理论中算出了这些结果。合流超几何函数理论在我们处理这些波导问題时用得很多。     

圆柱形波导中电磁波的传播损耗

由于电磁波传播空间的媒质不是理想介质，所以电磁波的传播过程总是伴随着能量的损耗，沿波导传输的电磁波也总是存在一定的电磁能量损耗。本文以无源空间波动方程为基础，推导出圆柱形波导中波的电场和磁场的场分量，以及波的击穿功率和衰减常数，由此得出减少圆柱形波导中电磁能量的传输损耗和提高传输效率的方法。     

成层介质填充矩形波导的截止波长计算法

本文分析了成层电介质填充矩形波导中存在的全部波型,表明可以用平面波在成层介质中传播的理论来研究成层介质填充的波导问题。根据这一理论,运用理想导电壁上的边界条件,从相位关系上导出了对全部波型都适用的统一形式的特征方程。这个方程形式上是一个包含修正量的代数方程。它给出求解截止波长的近似方法,使求解 LSE_(mo)波型的λ_c 非常简单。用导出的公式,在电子计算机上可以很方便地计算任意ε(x)变化的介质填充的波导问题。当ε(x)相对变化范围很小时,修正量可以略去,使问题简化。     

数值模式匹配法解波导混合模问题

针对任意非均匀介质填充波导问题，用数值模式匹配法进行了全波分析，给出了波导中电磁场的完整表达式和色散方程。所导出的公式皆为不含任何积分的代数运算，从而具有精度好效率高的优点。最后以部分介质填充波导为例进行了计算，所得结果与文献报道吻合一致。     

非均匀介质层中电磁波传播问题的一种解法

本文对电磁波在各向同性的一维非均匀介质中的传播问題提出了一个基于波阻抗概念的计算方法。从麦克斯韦方程出发,导出一个一阶非线性微分方程的数学模型,并给出了求其数值解的公式。这个数值方法能处理更一般化的问题,例如具有非均匀复介电常数(或复导磁率)的介质、快速变化的剖面、大的层厚度、连续(或不连续)的边界条件。作为例子,计算了几种不同剖面的反射特性,所得结果与已发表的其他方法的结果符合得很好。     

有限尺寸介质基片上的共面带线

讨论了厚度和宽度都为有限尺寸的介质基片上共面带线的基本参数;有限尺寸介质基片上的共面带线是一种非常接近于工程应用状态的物理模型。用共形映射技术分析这种共面带线,得到了单位长度电容、有效介电常数和特性阻抗等基本参数;与介质基片宽度为无限大的理想化模型作了比较;给出了以无限宽介质基片共面带线作近似模型,介质基片宽度变化所产生的误差;讨论了多层有限尺寸介质基片上的共面带线     

一个四层非均匀平面光波导的色散方程

借助 W.K.B 方法,参照四层均匀平面光波导的色散方程,提出了一个适用于计算四层非均匀平面光波导传播常数的色散方程。理论分析与数值计算表明,该方程不仅适用于具有任意折射率分布的四层非均匀波导,而且计算步骤简单,精度高。在0.6～1.55μm 波长范围内,用我们的公式与严格解析公式进行计算,其结果的最大差值<±1×10~(-4)。     

含有导体異物正規波导的功率容量减低的研究

正规波导中最大功率传输量的理论值决定于传播模的最大电場强度值。由于波导中出现不连续性,可出现脊、柱或导电異物,使波导中的电位梯度往往变大。因此,实际工作的波导所能传输的功率往往只是其理论值的一小部分。本文给出一波导中含有某些不连续性时的功率容量减低因子为(E_o/E_s)~2。文中给出了一些有用的实例。     

不均匀媒质填充矩形弯曲波导的研究(英文)

在圆柱坐标系中对径向不均匀媒质填充的矩形弯曲波导进行了研究。在截止频率上,波导中的电磁场可分解为E模和H模。利用摄动理论和低阶模近似,讨论了特征方程。研究表明,HE模和EH模在弱不均匀媒质和低阶模近似条件下是简并的。     

有限磁场下等离子体填充的波纹波导中波传播理论

给出了有限磁场下波在等离子体填充的波纹波导中传播的分析理论。推导出作为普遍严格公式的场分量的弗洛奎展式、本征值表达式以及色散方程。在某些特定情况下，详细讨论了波传输功率和耦合系数，这对于波纹结构的进一步研究非常有用。同时给出了初步的数值计算。其结果表明外加磁场的场强对波传播的色散特性有很大的影响从而影响了这类器件的性能。     

超导圆柱形波导的迈斯纳模式

本文采用超导体电磁理论和迈斯纳模式导出了超导圆柱形波导横电波的传输模式和表面超导电流分布。在超导波导中 ,传统的金属波导的边界条件已不再适用 ,必需利用迈斯纳模式加以修正。新的边界条件导致了这种波导中电磁模式的许多新的特性     

高斯波包在截止波导中的传播

分析了电磁波传播时的超光速群速。对高斯波包在分段填充不同介质的波导中的传播情况进行了数值模拟,得到高斯波包通过截止区的群速和能速,并对其中涉及到的“超光速”问题作了一定的分析。通过模拟得出,在一定的截止区长度范围内和一定工作频率范围内,群速超过光速;并得到,波包的能量传播速度(能速)始终不会超过光速。     

再入等离子体鞘套中电磁波Helmholtz方程的近似解

本文以样条函数(spline function)作为电磁波Helmholtz方程的近似解,求解了等离子体鞘套的反射系数和透射系数。本文采用的样条函数法具有数学推导和数字计算简单,可适用于任意电子浓度分布的优点,并且计算结果与美国RAM C系列飞行实测数据吻合得比较好。同时,本方法还可用于求解其它不均匀介质中的电波传播问题。     

周期性介质切伦柯夫脉塞的粒子模拟

通过对周期性介质切伦柯夫脉塞的分析,采用等效电容的方法将周期性介质等效为均匀的各向异性介质,从而推导出了注波互作用色散方程,并进行了数值模拟。研究发现微波频率和输出功率随着介质膜片宽度的变化而变化,通过调整周期中介质所占的比例(即相当于调整纵向介电常数和横向介电常数)来调整输出频率和功率,从而使研制出高频率微波器件成为可能。     

悬置共面波导的特性阻抗

悬置共面波导兼有鳍线和悬置带线的优点。文中用共形变换技术分析悬置共面波导，得到严格的解，考虑有限厚度基片情况下给出了悬置共面波导的有效介电常数，单位长度电容和特性阻抗的闭合表达式。     

弯曲光波导的本地场理论

本文从弯曲光波导的本地正交弯曲坐标系出发,展开MaxweII方程组,并借助于函数变换和普通小参数展开法导出了在o(1/R)近似下的弯曲光波导的修正场本地方程及修正传播常数。以圆光纤为例,讨论了一阶近似本地场形式及基模场在最大值处的场位移。与一些文献作以比较,我们的计算与数值方法相一致。本理论的特点是利用相应直波导的已知场来构造弯曲光波导的本地场,故本理论适应于分析任意截面,亦满足于在弱导条件下的弯曲光波导。     

非均匀脊波导的横向等效电路分析

均匀平板传输线中的不连续性等效电容已经有了比较满意的求法.由此所得的电容值可应用于均匀脊波导的截止波长的计算.本文考虑含有两种不同介质的脊波导的情况,求得截止和导波状态下横向等效电路中的不连续性等效电容.并由横向谐振法推出这种不均匀情况下脊波导的截止波长和色散关系.     

分层介质中有垂直金属壁时电磁波的散射

过去在分析具有金属带的分层介质波导中波的传播问题时,常假设金属带平行于介质分界面,但在封闭式介质波导的侧壁或内部也常出现金属壁垂直于分界面的情况,因而对它的分析是研究介质波导的一个基本问题.本文以文献[1]为基础,证明在分层介质波导的垂直金属壁上不可能有模式间的耦合,并得出了这种情况下各模的横向传播常数表示式.文中还以H波导为例,说明这些结果的应用.     

非圆介质波导的实验研究

本文着重研究了非圆介质波导(椭圆波导、矩形波导、扁波导)的传输特性,在x频段测量了这些波导的传播常数、場分布和場扩张半径等参数,从而指出:非圆波导的传输特性优于圆波导,而非圆波导的奇模工作优于偶模工作。这为探索新型光纤和集成光路的进一步研究工作提供了有益的依据。     

电磁波在非均匀等离子体波导中的传播

利用麦克斯韦方程和线性理论推导了电磁波在径向非均匀未磁化等离子体波导中传播的色散方程，对其传播特性进行了讨论，对等离子体在径向具有线性和二次抛物线分布的色散曲线进行了数值计算；发现了电磁波相对于均匀等离子体分布的一些变化规律：HE模式的电磁波截止频率降低，EH模式的电磁波截止频率升高。