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毫米波段基于TE21模差网络设计

2020-12-07阅读(622)

毫米波段基于TE21模差网络设计

论文摘要

本文首先推导了强、弱耦合公式,奠定了全文的分析工具；进而应用强、弱耦合公式推导、概括出经典TE21模耦合器的设计准则,分析出经典准则在不能忽略腔壁厚度前提下面临的技术困难。针对技术难题,在梳理毫米波设计流程的同时,采用电压耦合系数公式,在选定耦合系数分布前提下,计算确定了每个孔的大小。在此基础上对比、分析耦合器各个参数变化对特性影响,选择了圆波导半径、矩形波导宽边和耦合孔径作为进一步优化参数。以手动优化结果为基础,针对TE21模耦合器的优化目标,选择了频带内耦合度均值为目标函数,按照遗传算法的要求和CST软件的计算功能,具体化了各个遗传操作和判断准则,编制相应的程序,程序优化的结果表明耦合度特性改善明显。完成耦合器设计后,设计了差合成网络的两种方案,针对每一种方案,详细给出了每个部件的设计结果。根据设计结果,研制了耦合器和差网络组成的差模馈源样机,并对样机的模式抑制度、耦合度、方向图、匹配特性进行了验证,验证结果与整体计算结果进行了对比,二者趋势一致,指标符合要求,设计方法有效。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 研究目标
  • 1.3 研究方案
  • 1.4 自跟踪馈源网络的国内外发展现状
  • 1.4.1 波纹喇叭的国内外动态
  • 1.4.2 正交模耦合器的国内外动态
  • 21模耦合器的国内外动态'>1.4.3 TE21模耦合器的国内外动态
  • 1.5 本文内容结构安排
  • 第二章 选模定向耦合器的理论基础
  • 2.1 定向耦合器的技术参数
  • 2.2 小孔耦合理论
  • 2.3 耦合波理论
  • 2.3.1 弱耦合理论
  • 2.3.2 强耦合理论
  • 21模耦合器的设计与研究'>第三章 TE21模耦合器的设计与研究
  • 21模耦合器的工作原理'>3.1 TE21模耦合器的工作原理
  • 21模耦合器的经典设计方法及存在的问题'>3.2 TE21模耦合器的经典设计方法及存在的问题
  • 21模耦合器经典设计方法概要'>3.2.1 TE21模耦合器经典设计方法概要
  • 21模耦合器经典设计方法存在的问题'>3.2.2 TE21模耦合器经典设计方法存在的问题
  • 21模耦合器的设计'>3.3 毫米波段TE21模耦合器的设计
  • 3.3.1 波导尺寸的确定
  • 3.3.2 耦合分布的确定
  • 3.3.3 孔间距的确定
  • 3.3.4 耦合孔尺寸的确定
  • 3.3.4.1 圆波导与矩形波导间的小孔耦合
  • 3.3.4.2 强耦合理论确定多孔耦合强度
  • 3.3.4.3 各耦合孔尺寸的确定
  • 3.3.5 耦合器的结构尺寸与耦合特性关系的研究
  • 3.3.5.1 耦合特性随着主波导圆波导半径r的变化
  • 3.3.5.2 耦合特性随副波导宽边a的变化
  • 3.3.5.3 耦合特性随副波导窄边b的变化
  • 3.3.5.4 耦合特性随着微扰系数e的变化
  • 3.3.5.5 耦合特性随孔间距S的变化
  • 3.3.6 耦合器特性指标计算
  • 21模耦合器特性指标计算'>3.3.6.1 32孔TE21模耦合器特性指标计算
  • 21模耦合器特性指标数值计算'>3.3.6.2 48孔TE21模耦合器特性指标数值计算
  • 21模耦合器耦合孔形状的研究'>3.4 TE21模耦合器耦合孔形状的研究
  • 21模耦合器遗传算法优化'>第四章 TE21模耦合器遗传算法优化
  • 4.1 采用遗传算法的优化目的
  • 4.2 遗传算法的简介
  • 4.2.1 概述
  • 4.2.2 基本遗传算法的流程
  • 4.3 高频仿真软件CST及其VBA宏语言
  • 21模耦合器的优化算法'>4.4 TE21模耦合器的优化算法
  • 4.4.1 GA-CST优化方案
  • 21模耦合器的优化'>4.4.2 TE21模耦合器的优化
  • 4.4.2.1 基因表达
  • 4.4.2.2 适应度函数的选择
  • 4.4.2.3 进化过程
  • 4.4.3 GA-CST优化程序具体实施步骤
  • 4.5 优化结果
  • 4.5.1 32孔耦合器优化结果
  • 4.5.2 48孔改进结构的优化结果
  • 21模耦合器差合成网络的设计'>第五章 TE21模耦合器差合成网络的设计
  • 5.1 波导差合成网络设计
  • 5.1.1 波导差合成网络的构造
  • 5.1.2 波导魔T的设计
  • 5.1.3 四臂差合成网络结构的设计
  • 21模四臂波导差网络的特性计算'>5.2 TE21模四臂波导差网络的特性计算
  • 21模四臂差网络的特性计算'>5.2.1 32孔TE21模四臂差网络的特性计算
  • 21模四臂差网络的整体设计'>5.2.2 48孔基于TE21模四臂差网络的整体设计
  • 5.3 微带差合成网络设计
  • 5.3.1 波导-微带过渡的设计
  • 5.3.1.1 过渡结构设计
  • 5.3.1.2 数值计算结果
  • 5.3.2 微带功分器及波导魔T的设计
  • 5.3.3 微带形式差合成网络的特性计算
  • 第六章 样机特性验证
  • 11模式抑制度特性'>6.1 TE11模式抑制度特性
  • 21模耦合度和端口驻波特性'>6.2 TE21模耦合度和端口驻波特性
  • 21模差网络方向图的特性'>6.3 TE21模差网络方向图的特性
  • 第七章 总结及展望
  • 7.1 研究成果
  • 7.2 研究中的创新
  • 7.3 不足与改进
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录A 研究生在校期间发表学术论文情况

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