基于MATLAB的金属波导的电场与磁场分布仿真

论文编号:TX437  论文字数:13239,页数:37

摘要

 电磁场与电磁波都具有复杂的空间分布，而我们只能通过理论推导和实验测量来分析电磁场的分布特性。因此，为了更好地描述电磁场的性质，绘制出各种电磁场随时空变化的图形是十分必要的。
 本文介绍了矩形波导与圆波导的基本工作原理，推导出各种模式下电磁场分布的解析表达式。本文还讨论了波导的传输特性以及单模传输条件。然后，本文利用MATLAB仿真功能，提出了对矩形波导与圆波导内部电场与磁场分布进行仿真的方法，画出其分布图形。最后，对仿真的结果进行说明。
 通过分析可以发现，利用仿真软件MATLAB的函数和画图功能可以快速地实现电磁场的可视化。

关键词： 金属波导，模式，可视化

ABSTRACT

 Electromagnetic field and wave have complicated space distributions, and only through theoretical derivation and experimental measurement can we analyze the distributed characteristic of Electromagnetic field. So, in order to describe the nature of Electromagnetism better, it is fairly necessary to draw various graphs of Electromagnetic field varying with time and space.
 This paper introduces the basic principles of the rectangular waveguide and the circular waveguide, while the analytical expressions are derived under the various modes of distribution of the electromagnetic field. This paper also discusses the transmission characteristic and a single-mode transmission conditions of the waveguides. We bring forward a simulation method that use MATLAB simulation function to draw the internal distributions of electric field and magnetic field of rectangular and circular waveguides. At last, we have the analysis of the result of simulation.
 Through the analytical results we can see that the visualization of Electromagnetic field and wave can be realized rapidly and effectively through the powerful functional tools in MATLAB.

Keywords： Metal waveguide，Mode，Visualization
目录

摘要……………………………………………………………………………………I
ABSTRACT…………………………………………………………………………….II
第1章 绪论……………………………………………………………………………1
1.1 研究课题的背景及意义……………………………………………………….1
1.2 金属波导的应用现状………………………………………………………….1
1.3 论文的主要内容……………………………………………………………….2
1.3.1 课题设计系统研究……………………………………………………….2
1.3.2 论文的主要工作………………………………………………………….2
第2章 金属波导的基本原理…………………………………………………………3
2.1 微波传输线的概述…………………………………………………………….3
2.2 金属波导传输线的一般理论………………………………………………….3
2.3 矩形波导的基本概念及原理………………………………………………….5
2.3.1 矩形波导中的传输模式………………………………………………….5
2.3.2 矩形波导中传输模式的场结构………………………………………….8
2.3.3 矩形波导单模传输条件......................................11
2.4 圆波导的基本概念及原理……………………………………………………12
2.5 本章小结………………………………………………………………………16
第3章 实验仿真设计及仿真结果......................................17
3.1 MATLAB工具介绍………………………………………………………………17
3.1.1 MATLAB工具的概述及发展历程…………………………………………17
3.1.2 MATLAB在设计中的应用函数介绍………………………………………17
3.2 金属波导内部场结构的实验仿真..................................18
3.2.1 矩形波导内场结构的实验仿真设计............................18
3.2.2 圆波导内场结构的实验仿真设计………………………………………21
3.3 仿真中遇到的问题及解决方案………………………………………………24
3.4 本章小结………………………………………………………………………25
第4章 结论…………………………………………………………………………26
致 谢…………………………………………………………………………………28
参考文献……………………………………………………………………………29
附录1 程序源代码…………………………………………………………………30