圓波導(dǎo)TE21模式激勵器-開題答辯ppt課件

1、爭辯人：汪艷指點教師：李少甫教授圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器 開題爭辯西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 1CONTENTS123背景意義研討內(nèi)容設(shè)計目的西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology24設(shè)計思想5設(shè)計流程6進(jìn)度安排研討意義盤旋管作為重要的毫米波源，其輸出方式為混合方式，不利于直接傳輸或輻射，需求進(jìn)展方式轉(zhuǎn)換，設(shè)計好后的方式轉(zhuǎn)換器需求進(jìn)展冷測，這時，就需求采用方式鼓勵器模擬盤旋管的輸出以提供冷測系統(tǒng)中的輸入源毫米波頻率范圍：30GHz-300GHz盤旋管作為毫米波源，在高功率微波武器、新型資料、等離子體加熱等運(yùn)用方面

2、的前景非常寬廣?；旌戏绞奖P旋管輸入為一種或幾種的混合方式，它們的極化方向不穩(wěn)定且輻射方向圖為空心圓錐狀，不能在空間進(jìn)展遠(yuǎn)間隔傳輸，也不能直接運(yùn)用。冷測很多時候必需借助準(zhǔn)光方式變換器將盤旋管輸出的方式轉(zhuǎn)化為TEM00或HE11方式，為了防止在設(shè)計變換器時出錯為浪費(fèi)宏大的人力物力，經(jīng)常采用在準(zhǔn)光方式變換器安裝前冷測的方法。1研討背景西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology1研討背景國內(nèi)外現(xiàn)狀及消費(fèi)需求情況西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technolo

3、gy目前方式鼓勵器主要研討方向有兩個：波導(dǎo)構(gòu)造、準(zhǔn)光技術(shù)。傳統(tǒng)的方式鼓勵器輸出的帶寬較窄，而且尺寸過大。近年來，有很多新的實現(xiàn)方式鼓勵的技術(shù)，比如有人提出了一種同軸插板波導(dǎo)方式鼓勵器，雖然體積小，但是需求較多的控制元件。2021年，沈文淵等人研討出了一種采用矩形波導(dǎo)TE10方式經(jīng)過側(cè)壁耦合饋入同軸波導(dǎo)，利用同軸波導(dǎo)的選模特性鼓勵起目的方式。對于常規(guī)的Vlasov準(zhǔn)光方式鼓勵器，其旁瓣電平較高，能量不夠集中，對此，有學(xué)者提出一種新型的螺旋形準(zhǔn)光方式鼓勵器，其能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%。本設(shè)計鑒于準(zhǔn)光方式鼓勵器的復(fù)雜性和常規(guī)波導(dǎo)鼓勵器的長度過長，效率過低的特點，根據(jù)同軸外導(dǎo)體的腔壁耦合和圓波導(dǎo)徑向漸變

4、耦合實際，設(shè)計了圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器，而且構(gòu)造緊湊，有一定的帶寬，轉(zhuǎn)換效率高。研討內(nèi)容掌握麥克斯韋實際方法并分析得到圓波導(dǎo)在TE21方式下的場分布；基于開放式諧振腔實際，提出一種圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器的設(shè)計方法；利用HFSS軟件仿真優(yōu)化設(shè)計矩形波導(dǎo)TE10-同軸波導(dǎo)TE21方式鼓勵器，根據(jù)同軸到圓波導(dǎo)的漸變過渡，設(shè)計同軸TE21 -圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器，最后基于開放式諧振腔實際對其進(jìn)一步進(jìn)展仿真優(yōu)化設(shè)計。1研討內(nèi)容西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technologyABC運(yùn)用HFSS設(shè)計線極化的圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵

5、器，在中心頻率96 GHz下的方式純度大于95%，轉(zhuǎn)換效率大于90%的相對帶寬大于5%；給出仿真設(shè)計模型圖及S參數(shù)曲線和場分布圖。假設(shè)時間允許，運(yùn)用HFSS設(shè)計圓極化的圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器，要求同樣的目的。1設(shè)計目的西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器的設(shè)計A波導(dǎo)實際分析為了最后準(zhǔn)確的得到目的方式，需求先對其方式波在圓波導(dǎo)中的場分布進(jìn)展分析并仿真。緩變界面實際經(jīng)過對緩變界面實際的分析，得出波導(dǎo)尺寸的相關(guān)計算方法，以及同軸腔體內(nèi)外半徑比對方式特征值的影響。ABC矩形波導(dǎo)TE10同軸波

6、導(dǎo)TE21方式鼓勵器同軸TE21圓波導(dǎo)TE21方式 鼓勵器優(yōu)化仿真BC1設(shè)計思想西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology TE21方式下的圓波導(dǎo)電場幅值分布圖在HFSS中仿真得到電場幅值分布圖如右圖所示，由此分析可以得到，當(dāng)固定時，在徑向方向上，從圓心到半徑為a處，電場強(qiáng)度的變化為先增大再減小，且只需一個最大值。而當(dāng)固定時，一周中共有四個極大值。波導(dǎo)實際分析1設(shè)計思想西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology各方式特征值隨C的變化曲線圖本

7、任務(wù)的難點在于怎樣設(shè)定同軸波導(dǎo)的尺寸讓讓其輸出高純度的TE21方式而又不鼓勵起其他不期望的方式成分，以及怎樣設(shè)定矩形波導(dǎo)的位置和尺寸以獲得盡能夠大的轉(zhuǎn)換效率和方式純度。詳細(xì)的研討步驟為： 根據(jù)同軸諧振腔實際分析得到波導(dǎo)尺寸求解公式和在不同半徑比值下的方式特征值曲線，確定同軸波導(dǎo)的尺寸；圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器11設(shè)計思想西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology32分析結(jié)論最終完成的圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器根本構(gòu)造如圖3所示，電子波束經(jīng)過矩形波導(dǎo)TE10方式經(jīng)過側(cè)壁耦合饋入同軸波導(dǎo)，利用同軸波導(dǎo)的選模特性鼓勵起TE2

8、1方式波，將同軸波導(dǎo)漸變?yōu)閳A波導(dǎo)。同軸諧振腔模型在軟件中進(jìn)展大量的仿真實驗，不斷調(diào)理波導(dǎo)的尺寸和位置，使鼓勵器的方式純度大于90%，轉(zhuǎn)換效率大于95%；進(jìn)一步優(yōu)化同軸波導(dǎo)，將同軸波導(dǎo)設(shè)計成開放式同軸諧振腔。由于同軸波導(dǎo)是開放的，因此無法在兩端構(gòu)成反射面，那么電磁場在波導(dǎo)內(nèi)傳播時是行波，無法構(gòu)成諧振。開放式同軸諧振腔兩端也是開放的，但是，其縱剖面是緩變界面，它能在兩端構(gòu)成反射面，電磁波在波導(dǎo)內(nèi)傳輸時，可在反射面之間來回傳播而構(gòu)成諧振。1設(shè)計思想西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology研討階段14253了解TE21方式

9、波在圓波導(dǎo)中的場分布以及傳播方式特點第一階段 利用HFSS數(shù)值仿真建立鼓勵器的模型第三階段 根據(jù)緩變截面波導(dǎo)實際將同軸腔改良為三段式諧振腔，得到進(jìn)一步的優(yōu)化并獲得S12參數(shù)，直到滿足目的要求。最終階段 基于開放式諧振腔實際，提出一種圓波導(dǎo)TE21方式鼓勵器的設(shè)計方法第二階段 利用HFSS對建立的模型進(jìn)展多次優(yōu)化仿真，選擇適宜的同軸內(nèi)外半徑，提高輸出目的方式的純度。第四階段 1設(shè)計流程西南科技大學(xué) 信息工程學(xué)院 Southwest University of Science and technology1423 2021年12月，由教師下達(dá)義務(wù)書，跟導(dǎo)師見面，制定詳細(xì)的研討方案及任務(wù)安排，經(jīng)過上

10、網(wǎng)或到學(xué)校圖書館、其他網(wǎng)站下載或查閱相關(guān)書籍，學(xué)習(xí)HFSS以及MATLAB軟件，初步了解設(shè)計內(nèi)容，確定設(shè)計方案；2021年23月，了解圓波導(dǎo)TE21方式變換器原理及運(yùn)用領(lǐng)域，運(yùn)用實際知識初步進(jìn)展設(shè)計，并撰寫開題報告； 2021年3月19日，開題爭辯，根據(jù)爭辯教師建議及時補(bǔ)漏與處理問題； 2021年4月，在HFSS軟件中對設(shè)計的方式變換器各個部分單獨(dú)進(jìn)展仿真，運(yùn)用實驗法和實際分析相結(jié)合的方法，找出符合目的要求的構(gòu)造參數(shù)，然后整體仿真，察看方式變換的場圖，并用MATLAB軟件繪制方式變換的轉(zhuǎn)換效率曲線。 時間安排56 2021年5月，對初步建立好的仿真模型進(jìn)展大量的優(yōu)化仿真，直到仿真結(jié)果符合目的要求；整理資料，撰寫畢業(yè)論文； 2021年6月，完善論文，預(yù)備爭辯。6進(jìn)度安排西