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Ka波段TE01模圆波导弯头的研究

弯头 钢都市 386℃ 0评论

在高功率微波传输过程中,波导弯头是一种极其重要的器件,它能使高功率微波源的能量高效率的传输,因此,对波导弯头的研究具有重要的意义。本论文采用了不同的方法对Ka波段TE01模圆波导弯头进行了探索。

主要工作和贡献如下:

1、推导了轴线弯曲和半径渐变光壁圆波导条件下的耦合波方程,并且归纳了相应的耦合系数。全面介绍了模匹配技术,并详细的推导出单级台阶突变和多级台阶突变电磁场的模匹配矩阵方程。

2、根据耦合波理论编写了轴线弯曲圆波导弯头的程序,通过仿真软件CST仿真计算的结果与Matlab数值计算结果进行了详细的对比,验证了Matlab数值计算程序的正确性。最终通过Matlab程序数值计算设计出了在中心频率30.5GHz处TE01模传输效率在98%以上,传输效率在90%以上的相对带宽达到16%以上的TE01模常曲率圆波导弯头。

3、根据圆波导中模式之间的耦合强弱关系,采用椭圆波导来尽量避免TE01模与TM11模发生耦合,从而降低了它们之间耦合强度。利用仿真软件CST采用插值函数设计出了在中心频率30.5GHz处的传输效率为98.8%,在28.5GHz到30GHz的带宽范围内的传输效率都在99%以上,在30GHz到31.5GHz带宽范围内的传输效率都在98%以上,传输效率在92%以上的相对带宽就达到16.4%的TE01模变曲率椭圆波导弯头。

4、根据准光理论来设计斜角弯头。重点介绍了模式变换器的设计,首先是对高斯模的展开以及高斯束腰和口面半径的选择,然后通过遗传算法的优化程序设计出了符合要求的模式转换器。

最后,利用仿真软件HFSS对斜角弯头的仿真优化,得到在中心频率30.5GHz处TE01模的传输效率在98%以上,工作效率在96%以上的相对带宽在9.8%以上的斜角弯头。

 

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