33、平面波导结构的全波分析：线方法详解

平面波导结构的全波分析：线方法详解

1. 线方法概述

线方法在平面波导结构的分析中具有重要作用。与模式匹配技术不同，它不会出现因傅里叶级数截断而产生的收敛现象。只要满足简单条件，即带状边缘位于离散化线之间的正确位置，就能确保最佳收敛。不过，传播常数、特性阻抗或谐振频率的收敛并不关键依赖于所谓的边缘参数，所以整体的收敛问题并不严重。

1.1 可分析的波导结构

• 准平面波导 ：可以分析具有恒定横截面的准平面波导，如图 1 所示。其中，基板层 (S_i) 的数量是任意的，金属化层 (M_i) 可以包含在不同平面中，边界 (B_i) 由电壁或磁壁组成，下边界 (B_3) 和/或上边界 (B_4) 可能是无限的。该波导横截面包括常见的微带线、微槽线和鳍线。
• 纵向非均匀波导 ：在复杂平面电路中，不仅使用具有恒定横截面的波导，对于移相器和耦合器，周期性结构也有一定重要性。许多电路中会出现纵向不均匀性和不连续性，因此后续会介绍如何处理纵向非均匀波导，如周期性结构、不连续性或谐振器（如图 2 所示）。
• 集成光学波导 ：集成光学电路的实现方式与集成微波技术基本相同，只是用具有较高介电常数的介质条代替了金属化层（如图 3 所示）。对于这种结构以及混合结构的分析，会介绍如何将一层内介电常数的突变纳入线方法中，最后还会以铁氧体基板为例，说明如何处理各向异性层。

1.2 线方法与其他技术的关系

线方法与离散傅里叶变换（DFT）有一定关系，会推导它们之间的关系，并指出近似的位置