本科毕业论文-—300ghz输出窗设计设计.doc

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1、摘要300GHZ输出窗设计摘要微波电真空器件是雷达、通信、广播、加速器等一些电子系统的心脏部件。而输出窗是大功率微波电真空器件的关键部件，对器件和系统的频段、功率容量、可靠性和寿命具有重要作用。本文基于盒型输出窗模型，采用matlab、cst三维计算软件进行优化模拟，分别分析了300GHz-330GHz频段的蓝宝石窗片常规输出窗与非常规输出窗。并对非常规输出窗模型的输出特性与各种结构参量的关系进行了优化模拟，讨论了该输出窗结构变化对其输出特性的影响，得到理论上的最优模型参数。同时，采用现有半径为3m

2、m的蓝宝石窗片，设计适合与300GHz的盒型窗结构并模拟优化。关键字：盒型窗,太赫兹输出窗，非常规输出窗55AbstractABSTRACTMicrowavevacuumelectrondevicesarethekeycomponentsinradar,communication,broadcasting,acceleratorsandtheotherelectronsystems.Theoutputwindowsarethekeypartsinhigh-powermicrowaveelectron

3、,powerlevel,reliabilityandlifetimeofthedevices.Inthispaper,basedonaboxtypewindowmodelandMatlab,CSTsoftware,theconventionalboxtypesapphirewindowandtheirregularboxtypesapphirewindowareanalyzedatthefrequencybandof300GHz-330GHz.Therelationofoutputcharacter

4、isticswithvariousparametersintheirregularboxtypesapphirewindowissimulated;theinfluenceoftheparameterS21bychangingtheconstructionofthewindowisdiscussed;finally,theoptimaltheoreticalmodelparametersisobtained.And,Usingactualradiusof3mmsapphirewindow,desig

5、nthewindowfor300GHzandsimulatetheconsequence.KeyWords:BoxTypeWindow,OutputWindowOfTHz,IrregularTypeWindow.55目录目录第一章引言11.1课题背景11.2盒型输出窗研究现状21.3研究输出窗的目的和意义41.4课题的内容4第2章盒型输出窗的理论分析62.1引言62.2常规盒型输出窗等效电路理论分析62.3高频厚窗结构分析112.4盒型输出窗的设计步骤132.5常规输出窗基本参数的计算14第3章盒型

6、输出窗的模拟计算与分析173.1常规盒型输出窗的设计173.1.1CST模型优化183.1.2结果分析讨论193.2非常规盒型输出窗设计的模型分析。203.2.1非常规输出窗理论分析203.2.1圆波导直径的优化223.2.2圆波导长度的优化233.2.3结构微调验证253.2.4结果分析讨论263.3半径蓝宝石窗片非常规盒型输出窗设计283.3.1盒型窗的窗片分析283.3.2结构优化303.3.3结果分析讨论37第4章结束语39参考文献40致谢4155目录附录42附录一：常规输出窗圆波导长度求解

7、Matlab程序42外文资料原文43翻译文稿5055第1章引言第一章引言1.1课题背景微波电真空器件是利用电子注与微波电磁场相互作用而进行微波产生和放大的真空电子器件，是各种微波电子系统的心脏，在当今信息时代占有极其重要的地位。已经广泛应用于雷达、通信、电视广播、粒子加速器、可控热核聚变装置、微波遥感、微波加热、材料处理和制备等领域。由于微波电真空器件具有高峰值功率，高平均功率以及较低成本等特点，再进入21世纪的今天，仍然是一种不可替代的微波功率源。输出窗是伴随着微波电真空器件的出现而诞生的，是大功

8、率微波电真空器件、加速器和其他大功率微波电子系统的关键部件，对器件和系统的容量、高频特性、可靠性和寿命具有重要影响。微波电真空器件要能够可靠运行，就需要高真空的内部环境，输出窗是解决高频能量输出和维持器件本身高真空性能之间的相互矛盾而出现的，即在高频输出端不但需要将高频功率传送出去，同时还要使器件保持良好的气密性。高频输出窗的形式是多种多样的，目前普通使用的是盒型窗、陶瓷阶梯窗和同轴窗。盒型窗是将一个圆盘介质片密封在截面相同的圆波导中，两端通过转换和矩形波导相连。这种