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Ka波段E面环行器建模、结构设计及宽带化技术研究

作　者: 洪伟
导　师: 唐晓莉；蒋运石
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: E面 Ka波段环行器模型仿真机械结构设计
分类号: TN621
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

波导环行器一般应用于雷达天馈组合信号传输装置中,起收发信号通道转换作用,能有效缩小系统的体积,并对系统起到一定的保护作用。在军用和民用领域,波导环行器得到了广泛的应用。波导环行器现在主要有结式和差相移式两种结构,其中结式结构又分为H面和E面两种设计方案。与H面波导结环行器相比,E面波导结环行器能承受更高的功率,更容易实现系统的小型化,但是,E面结构的环行器带宽一般低于5%,这一弱点极大的限制了其使用范围。本课题以E面环行器为研究对象,选择在民用及军用方面具有广阔应用前景,研究和开发价值极高的毫米波频段,对其进行仿真计算和结构设计,以找到能实现其宽带化,并且最具备可大规模工业化生产的设计方案。课题将从以下三个方面进行研究:1、基于环行器传输理论,分析其工作原理,找出影响其性能的主要因素。设定研究目标,通过E面环行器的传输结构方案、场分布、铁氧体样品及永磁体材质的分析选择,确定基本设计思路。2、根据基本设计路线,应用Ansoft HFSS微波分析软件,建立E面环行器的仿真计算模型。通过分析对比不同设计方案的结构及仿真计算数据,找出最贴近研究目标的模型,并优化计算确定最佳参数设定。3、基于HFSS仿真计算模型,分析并确定器件基本尺寸,运用SolidWorks三维结构设计软件对器件机械结构进行设计。通过对不同设计方案的对比,以机械强度、电性能稳定性、可加工性为原则,选择最为合理的结构设计方案,建立完整的工艺流程,并以此为依据对器件的结构可靠性及热性能进行分析,找出可能存在的缺陷,制定相应的解决措施。最终以此结构方案完成实际器件的设计制造和调试。经过实际测试后得到的性能曲线表明,器件技术指标完全实现研究目标要求。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 课题的研究意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10
  1.3 主要研究方法  10-19
    1.3.1 波导结式环行器概述  10-12
    1.3.2 E 面环行器概述  12-18
    1.3.3 初步方案确定  18-19
    1.3.4 小结  19
  1.4 论文的工作  19-20
  1.5 论文的创新点与贡献  20
  1.6 论文章节安排  20-21
第二章 E 面环行器性能研究与设计  21-39
  2.1 主要研究目标  21
  2.2 铁氧体样品的选择  21-33
    2.2.1 铁氧体样品的磁张量  21-26
    2.2.2 铁氧体样品内的场分布  26-31
    2.2.3 铁氧体样品的选择  31-33
  2.3 外加磁场的选择  33
  2.4 环行器腔体结构的确定  33-39
    2.4.1 金属匹配台阶的选择  33-36
    2.4.2 波导弯头对性能的影响  36-39
第三章 E 面环行器的建模仿真与性能优化  39-55
  3.1 建立初始计算模型  39-46
    3.1.1 建立器件腔体模型  39-44
    3.1.2 设定各部分电参数  44-46
  3.2 不同设计方案对比  46-53
    3.2.1 中心结加入介质套  46-47
    3.2.2 中心结偏移  47-50
    3.2.3 其他方案  50-53
  3.3 计算模型与实际器件的差异性  53-54
  3.4 小结  54-55
第四章 E 面环行器的机械建模设计  55-78
  4.1 环行器的外形设计  55-56
  4.2 不同设计方案的可生产性分析  56-70
    4.2.1 金属匹配片设计  57-59
    4.2.2 器件上下腔设计  59-68
    4.2.3 设计方案选择  68-70
  4.3 可靠性及热分析  70-77
    4.3.1 器件可靠性分析  70-74
    4.3.2 热分析  74-77
  4.4 小结  77-78
第五章实验及数据分析  78-83
  5.1 实验结果  78-81
  5.2 数据分析  81-83
第六章结论  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-87

Ka波段E面环行器建模、结构设计及宽带化技术研究

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