论文部分内容阅读
当频率低于波导的截止频率时，电磁波在波导中与距离成指数规律衰减，是一种消失波。欧洲的一些科学家采用截止波导成功地完成了多起微波的超光速实验，由此拓展了截止波导的应用范围，在超光速研究中也具有重要的作用。由于消失波的复杂性和特殊性，难已进行解析理论分析，为此，本论文采用基于时域有限差分方法的3D电磁场分析软件对消失波的特性进行模拟分析。对凹陷波导（undersized waveguide）的模拟发现：输入脉冲宽度较大的高斯波包，模拟结果显示输出波形失真较小，经过计算得到电磁波包穿过长50mm的截止区时，电场的幅度衰减了-41.5dB，群速度为3.21c 。当波导截止区的长度增加时，输出波形严重失真，出现了较为明显的高频成分。分析表明，输出信号的高频成分系输入信号本身所具有的，在通过截止区后未被衰减同时主频却发生了非常大的衰减而显现出来。在保持截止区长度不变，而减小输入高斯波包的脉冲宽度时，模拟显示输出波形严重失真，而且，频谱也发生很大的变化，主频已变为一高于截止频率的频率，群速度小于光速c 。分析认为，这是由于输入电磁波包脉冲的频谱太宽，存在较强的高于截止频率的频率，这部分频率未被衰减而直接传输所致。对异质波导（heterostructure wavegiude）的模拟表明：对于横截面尺寸均匀但填充两种不同介电常数的电介质的异质波导，高斯波包以大于c的群速度穿过截止区，而电场的幅度衰减了-42dB。