波導不連續(xù)性的模式匹配法分析.pdf

1、模式匹配法(MMM)是分析波導及其不連續(xù)性問題的一種半解析方法，具有準確、高效的特點。其基本思想是根據(jù)不同幾何形狀的邊界條件得到不同的模式函數(shù)解析表達式，對不同區(qū)域的場進行模式展開，在不連續(xù)性表面匹配橫向場分量，最終得到通用的廣義散射矩陣表達式。 采用模式匹配法分析縱向變截面問題時，首先根據(jù)波動方程求解出規(guī)則波導的標量位函數(shù)，將模式函數(shù)用標量位函數(shù)切向分量表示，在波導不連續(xù)處兩側(cè)分別將場按TE波和TM波的無窮級數(shù)展開，并利用其切

2、向場相等得到歸一化電壓和歸一化電流之間的關系，進而推導出廣義散射矩陣的通用表達式。在分析矩形波導和圓形波導各種不連續(xù)結(jié)構(gòu)時主要有兩種情況使分析變得復雜，第一種是坐標系變化，如大矩形一小圓形階梯和大圓形一小矩形階梯，因為不連續(xù)處兩側(cè)屬于不同坐標系，需要進行直角坐標向極坐標變換和極坐標向直角坐標變換，而在圓波導——圓波導不連續(xù)問題中，需要對極坐標平移進行特殊的處理。第二種是結(jié)構(gòu)變化，如E面插片中階梯處是廣義三端口網(wǎng)絡，此時需要進行三端口向二

3、端口網(wǎng)絡的變換，廣義散射矩陣需要進行重新分塊和組合。 在模式匹配法(MMM)分析矩形波導腔開窗引起的不連續(xù)性問題時，如ET,HT，假設端口依次短路并求解此時各端口自導納和互導納，得到其三端口廣義導納矩陣。并且在計算某些輸入導納和互導納的過程中直接運用了廣義傳輸線相關知識，減少了計算的復雜度。最終，推導出廣義導納矩陣的解析表達式。 最后，編寫程序驗證，并給出了模式匹配法和}HFSS的仿真比較，結(jié)果表明仿真數(shù)據(jù)和模式匹配法所