W频段波导功率分配器设计与工程应用

"W频段波导功率分配器的设计 (2009年)，华南理工大学学报(自然科学版)，第37卷第1期，2009年1月" 本文主要探讨了在W频段（92-118GHz）设计波导功率分配器的挑战及解决方案。在微波和毫米波系统中，波导功率分配器是不可或缺的组件，它们用于将输入功率均匀分配到多个输出端口。然而，传统的匹配结构在W频段由于尺寸过小和加工难度大而难以实现。 文章提出了一种创新的设计方法，利用基于亥姆霍兹方程弱形式的有限元法来设计圆弧匹配结构。这种结构的独特之处在于其半径与铣床刀头的半径相等，使得它能与铣床刀头的外边缘完美匹配，从而可以在普通铣床上进行高效且经济的加工，降低了制作成本。 研究中，作者采用了两种不同的匹配结构，即两对圆弧和三对圆弧的结构，分别设计了H面（磁场方向）和E面（电场方向）的波导功率分配器。H面和E面的选择取决于系统的需求，它们分别对应于电磁场的不同极化方向。通过计算和实验对比，文章表明所设计的功率分配器在散射参数上表现优秀，实验结果与理论计算吻合度高，证实了这种方法在实际工程应用中的有效性。 亥姆霍兹方程是电磁场理论中的基础方程之一，描述了无源区域内的波动现象。在这里，弱形式的有限元法被用来求解这个方程，它将连续域问题转化为离散形式，便于数值计算。这种方法允许精确模拟波导内部的电磁场分布，从而优化匹配结构的设计。 本文提供的设计策略为W频段波导功率分配器的制造开辟了新的途径，降低了生产成本，并确保了性能的稳定性。这对于W频段的通信、雷达和遥感等领域的应用具有重要意义。关键词涵盖了波导功率分配器的基本概念、涉及的频段、使用的理论工具以及设计方法，强调了其在实际工程中的潜在价值。