微波反应腔内电磁场的计算及模拟

摘要

随着现代科学技术和能源工业的发展，微波谐振腔、微波移相器、极化变换器、阻抗调配器、定向耦合器等微波器件的应用越来越多，对他们的性能、质量和制造精度的要求也越来越高，这就要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品的技术性能，需要对微波器件内的电磁场，反射系数等参数进行分析计算，设计出性能优化的微波器件，以满足现代社会对产品高质量、高性能的需求。 本论文采用Ansoft HFSS电磁场模拟分析软件，分别对矩形单模谐振腔和圆柱形单模谐振腔进行了模拟，并分别讨论了谐振腔的基本特性参数：谐振频率f0、固有品质因素Q0、特性阻抗ξ0。表明了三种特性参数的重要性。 通过对不同形状的谐振腔内的电磁场模拟及计算，得出了在不同形状腔体中的电磁场分布形状以及电磁场分布表达式。由于腔体形状不同，因此采用不同的坐标系，本文分别采用直角坐标系和圆柱坐标系。结果表明：谐振腔内电磁场的分布与谐振腔的腔长，横截面长和宽（矩形），半径（圆柱形）以及选取微波的微波频率有关；腔体在各坐标系下，不同的谐振模式下的电磁场沿三个方向的分量满足一定的规律；腔体的基本特性参数ξ0与损耗无关，只取决于腔内的场分布；只要知道了腔中的场分布和腔体所用材料就可以算出Q0；谐振腔的谐振频率与其几何尺寸、工作模式和填充介质有关。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章 绪论

1.1 微波的介绍

1.1.1 微波及其特点

1.1.2 微波技术的发展及应用

1.1.3 微波等离子体的应用

1.1.4 微波技术的研究方法

1.1.5 理论基础

1.2 计算方法

1.2.1 几种主要的方法及优缺点

1.2.2 主要算法介绍

1.2.3 相关模拟软件

1.2.4 选用的模拟软件及原理

1.3 本课题的研究意义

第2 章 微波谐振腔

2.1 微波谐振腔的基本性质

2.2 微波谐振腔的基本特性与参量

2.2.1 谐振频率f0

2.2.2 品质因素

2.2.3 特性阻抗ξ0

2.3 微波谐振腔的分类及常见类型

第3 章 矩形单模谐振腔内电磁场的计算及模拟

3.1 物理模型及算法介绍

3.2 矩形TE101 模谐振腔的基本特性参量

3.3 模拟结果及对比分析

3.4 本章小结

第4 章 圆柱形单模谐振腔内电磁场的计算及模拟

4.1 物理模型及算法介绍

4.2 圆柱形TM013 模谐振腔的基本特性参量

4.3 模拟结果及对比分析

4.4 本章小结

第5 章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢