【正文】 得到滿意的窗函數(shù)波形后，再改變圓波導(dǎo)長度，使在要求頻段得到較好的帶寬。 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 17 一 . 空氣盒子直徑 1. 空氣盒子厚 0mm 2. 空氣盒子厚 3. 空氣盒子厚 4. 空氣盒子厚 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 18 二 . 空氣盒子直徑 1. 空氣盒子厚 0mm 2. 空氣盒子厚 3. 空氣盒子厚 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 19 4. 空氣盒子厚 5. 空氣盒子厚 6. 空氣盒子厚 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 20 三 . 空氣盒子直徑 1. 空氣盒子厚 0mm 2. 空氣盒子厚 3. 空氣盒子厚 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 21 由于常規(guī)盒型窗結(jié)構(gòu)較 為固定，由以上分析可知需要優(yōu)化的參數(shù) 為圓波導(dǎo)長度。 其設(shè)計方法也較為成熟。 （ 3）根據(jù)式（ 2218）和式（ 2219）求得介質(zhì)窗片引入的等效電容 cB 以及矩形波導(dǎo)與圓波導(dǎo)連接處引入的電納 1B 。 （ 1） 矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)的等效阻抗。所以采用現(xiàn)有半徑為 3mm 的藍寶石窗片，設(shè)計適合于 320GHz 傳輸 的盒型窗結(jié)構(gòu)并模擬優(yōu)化。 4. 輸出窗的冷卻狀況較好，相對來說，窗片的熱量積累就少，輸出窗就能容許 更高的峰值功率和平均功率，同時能延長其工作壽命。通常矩形波導(dǎo)的尺寸是根據(jù) 10TE 單模工作的頻率范圍采用標準波導(dǎo)，而圓波導(dǎo)段直徑 D 則依據(jù)輸出微波功率和高頻場強強度大小及 11TE 單模工作的頻率范圍選則確定，通常情況下圓波導(dǎo)直徑 D 與矩形波導(dǎo)的對角線近似相等，俗稱“對角窗”。 矩形波導(dǎo)尺寸 ....................................................... 錯誤 !未定義書簽。根 據(jù)這 要求設(shè)計滿足條件的輸出窗，不斷改變其參數(shù)設(shè)置，進行多次仿真找到符合條件的輸出窗模型。 第 1 章 引言 1 第一章 引言 課 題背景 輸出窗是伴隨著微波電真空器件的出現(xiàn)而誕生的，是大功率微波電真空器件、加速器和其他大功率微波電子系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。 22D a b?? 。并應(yīng)用于工程實際。 把整個盒型窗看作一個無耗四端口網(wǎng)絡(luò)。在算出圓波導(dǎo)長度 l 以后，可以核算頻寬。 根據(jù)所設(shè)計的輸出窗的要求，其輸入波頻率在 320GHz，則其輸入波的波長λ =c/f=1mm，這是在真空中傳播時的情況，而盒形窗設(shè)計時中間寶石窗片的厚度要求為所傳播波長的 1/4（即 ） 。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，下面我在老師的幫助下開始運用 CST 軟件進行仿真過程。 未知參量為：窗片直徑 ；圓波導(dǎo)直徑 ；圓波導(dǎo)長度 。 CST 模型優(yōu)化 首先我們將窗片厚度直接定為λ 1/2，用 CST 進 行優(yōu)化，主要觀測透射系數(shù)S21，我們將看到圓波導(dǎo)長度的微小變化給結(jié)果帶來的巨大影響。由于窗片直徑不等于圓波導(dǎo)直徑，圓波導(dǎo)直徑也不等于矩形波導(dǎo)對角線， 優(yōu)化過程比較 復(fù)雜。結(jié)合 學(xué)長 300GHz 輸出窗的設(shè)計這一 課程設(shè)計經(jīng)驗，兼顧兩方面因素將其定為 mm。選用藍寶石作為窗片，對展帶寬和降低損耗具有積極的作用。 連接處復(fù)數(shù)導(dǎo)納的電導(dǎo)部分為 bG d? (1220) 實際上，此種連接的作用相當(dāng)于阻抗變換，其變換比恰等于特性阻抗之比。 2. 圓波導(dǎo)傳輸線。本文采用藍寶石窗片，嘗試改變輸出窗圓波導(dǎo)的尺寸、窗片的直徑來改善輸出窗的性能，希望在頻率290GHz350GHz 范圍內(nèi)得到較寬的帶寬。窗片的直徑過小，對傳輸高功率不利，同時矩形波導(dǎo)與圓波導(dǎo)的連接也不易做到寬帶匹配。 致謝 ................................................................................................................................ 40 附錄 ................................................................................................................................ 41 外文資料原文 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。輸出窗的作用是隔絕真空器件內(nèi)部的真空和大氣的連接，但不妨礙微波功率的傳輸，這就要求輸出窗的設(shè)計必須滿足一定的能量傳輸要求。 圓 波導(dǎo)尺寸 ........................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 引言 2 影響這種盒型輸出窗性能的主要因素包括： 1. 輸出窗窗片的位置，即 1l 和 2l 的大小和相對關(guān)系。但是隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ξ⒉娬婵掌骷男阅芴岢隽烁叩囊?，輸出窗的頻帶特性，功率t 1l 2l 1k 2k 22ab? 11ab? D 圓波導(dǎo) 矩形波導(dǎo) ? 第 1 章 引言 3 水平、工作壽命制約著高功率微波電真空器件的進一步發(fā)展。在輸出窗自身結(jié)構(gòu)中，各尺寸參數(shù)起著重要的作用，直接影響輸出窗的工作頻率、頻帶、透射系數(shù)，而窗片則影響著微波輸出功率承受能力以及真空密閉和機械性能。 （ 2） 介質(zhì)片進入的容性電納。如果式（ 2214）不成立，應(yīng)重新選擇圓波導(dǎo)的直徑和窗片的厚度。 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 11 圖 31 盒型輸出窗示意圖 其設(shè)計的基本方法為參照 1 章常規(guī)盒型輸出窗公式，運用 CST 三維電磁仿真軟件，進行模擬仿真，針對透射系數(shù)進一步優(yōu)化，得到最佳模型。在現(xiàn)實情況下，尤其對于高頻情況，由于窗片直徑過小，工藝實際等條件的限制，使其不符合實際工程的需要。 第 2 章 盒型輸出窗的理論分析 22 即本節(jié)只討論這種模型的可行性，主要仿真優(yōu)化圓波導(dǎo)的長度與直徑。所以非常規(guī)輸出窗的設(shè)計步驟如下所示。我們知道頻率范圍不宜過寬，可能影響 S 參數(shù)的精度，容易起波紋；亦不能過窄，導(dǎo)致計算時間過長。 我所做的是理想模型的設(shè)計與模擬過程，目的是設(shè)計出一個理想模型使之在要求的頻率范圍內(nèi)，盒形窗的各個參數(shù)都符合理論上的要求 。從匹配的角度來說，窗片的厚度應(yīng)選擇小一些，考慮窗片的結(jié)構(gòu)強度和封接強度，根據(jù)窗片的直徑，應(yīng)選擇一定厚度的窗片。由上式可以看出，在要求的頻率點上，存在完全匹配的條件為 2XZYY??????? (1215) 當(dāng)輸入和輸出波導(dǎo)的幾何尺寸確定后，應(yīng)選擇適合的圓波導(dǎo)直徑、窗片材料（介電常數(shù)）和厚度，使方程式（ 2215）的條件滿足。運用 CST三維計算軟件予以優(yōu)化，得到滿足所要求帶