矩形波导谐振腔匹配负载的设计与研究

论文摘要

匹配负载是微波系统中的一种终端器件。从能量的角度来看,在理想的情况下它能吸收入射波的全部能量而不产生反射;从微波网络的角度来看,匹配负载为单端口网络,它只有一个散射参量,在理想的情况下S11=0。实际工作过程中会有小量反射波,导致反射系数大于零。大功率匹配负载还有一个非常重要的散热问题。目前工业中使用的匹配负载需要在逐渐增加微波功率的同时对匹配负载进行的调节,造成了其应用上的不便。本文从矩形谐振腔基本理论出发,详细研究了在谐振腔中加入水介质与可调谐销钉等扰动因素后谐振腔中电场分布的变化,并且分析了不同耦合结构对谐振腔输入端口处反射系数的影响,进而构建了一个可以应用在大功率微波系统中的矩形波导谐振腔三销钉匹配负载的模型。使用HFSS软件对匹配负载内各个参数进行优化仿真,使得其端口反射系数达到工业要求。在完成此矩形波导谐振腔匹配负载的设计的基础之上,本文将矩形波导的选择性与其对应的工作频段联系起来,对同频段上及不同频段上的两种不同型号的矩形波导匹配负载分别进行了对应的研究,并且得到了较好的仿真结果。同时,本文对矩形波导的工作频段（波长）与匹配负载内销钉间距二者之间对应的比例关系进行了研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 大功率微波的研究背景
• 1.2 大功率微波系统中匹配负载的应用研究现状
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 1.4 本论文的章节安排
• 第二章 矩形谐振腔理论基础
• 2.1 矩形谐振腔中的电磁场方程
• 2.1.1 矩形谐振腔中TE谐振模式的电磁场分布
• 2.1.2 矩形谐振腔中TH谐振模式的电磁场分布
• 2.2 矩形谐振腔的谐振条件
• 2.2.1 谐振的基本条件
• 2.2.2 单模谐振条件
• 2.3 谐振腔的耦合
• 2.3.1 耦合的作用
• 2.3.2 谐振腔耦合结构
• 2.4 谐振腔的微扰
• 2.4.1 谐振腔腔壁的微扰
• 2.4.2 谐振腔内介质的微扰
• 2.5 本章小节
• 第三章 矩形波导谐振腔匹配负载的设计与仿真
• 3.1 微波等离子体系统介绍
• 3.2 仿真工具的选择
• 3.3 矩形谐振腔匹配负载的设计与仿真
• 3.3.1 设计方案
• 3.3.2 水圆柱体研究
• 3.3.3 销钉结构研究
• 3.3.4 耦合结构研究
• 3.3.5 水管材料研究
• 3.4 整体结构分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 谐振腔匹配负载的应用研究
• 4.1 相同频段下匹配负载研究
• 4.1.1 矩形波导的选择
• 4.1.2 BJ22型矩形波导匹配负载研究
• 4.2 不同频段下匹配负载研究
• 4.3 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 仿真设计总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果