毫米波準平面式傳輸線金屬損耗的全波分析

Abstract

本論文首度提出金屬模的概念，以精確嚴謹的模展開法分析有限金屬厚度及有限金 屬電導的微波及毫米波傳輸線的傳播特性。不同於傳統眾知的空氣模，金屬模的主 要能量分佈於金屬區域並且強烈地衰減穿入空氣（介質）區域。對於波導結構裡非 均勻鍍金屬層採用模函數展開時，必須結合此兩種模方能構成完全模。文中並且証 明：若不考慮此金屬模的存在及不滿足相對收斂標準性條件，則模展開法不能準確 地解析傳輸線金屬損耗對傳播相位常數，衰減常數，特性阻抗及品質因數的影響。 接著，說明此全波分析方法旳好處及其他貢獻。探討鰭狀波導中有限金屬厚度和電 導的混合效應，當金屬厚度慢慢地縮減時，數值結果顯示主要的鰭狀模與饋入介質 板波導模之間有互相模變換效應。此外，由於電磁場使用此完全模（空氣模＋金屬 模）展開，容許我們分類金屬中的電流為邊緣電流和表面電流，其中邊緣電流由空 氣模所提供，而表面電流則為金屬模所貢獻。此法對探討導波時在準平面式傳輸線 的電流分佈能提供一種清楚的物理解說，如：不同方向的集膚效應和微擾動法的適 用條件。 最後，此全波模展開法藉助矩陣相似轉換探討金屬粗糙表面對傳播常數的影響。當 粗糙表面模式化為週期性矩形槽與齒時，使用此相似轉換能將粗糙區的本徵值方程 式有效地導成簡單式，方便求得金屬模和空氣模的本徵值。