题目：短毫米波传输线不同模式间的转换及匹配问题

随着毫米波和亚毫米波技术的进步，整个系统迅速向小型化、高可靠性、多功能性和低成本的方向发展。介质波导具有损耗低、对加工工艺要求较低等优点，非常适合毫米波、亚毫米波的传输。本文研制的8mm和3mm波段介质波导可用于毫米波测试系统中耦合本振信号到混频器；此外，对于通信﹑卫星地面站﹑ 微波测量等领域中广泛应用的矩圆过渡，本文也提出了新的设计方案——阶梯矩圆过渡。电磁波不仅能在导电的物体中传播，在物理意义上不能导电的物体中也能传播。本文首先采用Marcatili提出的近似解析法，推导出矩形介质波导的传输特性。此外，根据Debye的介质波导用作光纤理论，推导出圆柱形介质波导中的传输特性。在此基础上利用电磁仿真软件对介质波导和金属波导的连接进行连接计算和漏波分析，从而设计出模式转换匹配结构。此外，根据椭圆波导中传输模式同矩形波导和圆波导中传输模式的相似性，设计出阶梯椭圆波导过渡段，利用波导不连续面的反射叠加相消，得到较低的驻波比。在系统中采用介质波导，一方面适应各种长度需求，另一方面降低了加工难度。而对于阶梯矩圆过渡，本文采用腐蚀片叠装成形的方法，解决了机械加工难的问题。本文分别加工了工作在8mm和3mm波段的介质波导，还有8mm波段的阶梯矩圆过渡，测试结果和预期指标相吻合。