周斌[1]2003年在《微波波导元件的模式匹配分析法》文中研究说明模式分析方法是基于场理论的全波分析方法。模式分析程序的快速和高效，使得它可以配合现代各种优化算法进行波导电路甚至其它微波毫米波电路的计算机辅助设计。本论文主要研究了模式分析法在波导无源电路计算机辅助分析中的应用。 论文对广义导纳矩阵的推导、性质、级联和用计算机实现计算进行了研究。并用广义导纳矩阵对一系列波导不连续性问题进行了多模网络描述。同时也对多模网络的另一种表示方法——广义散射矩阵作了介绍。 论文重点分析了矩形波导中电磁场的本征模式展开，并据此计算了矩形波导中的基本不连续性结构波导阶梯的多模耦合矩阵，推导了多模耦合矩阵与广义导纳矩阵和广义散射矩阵之间的关系。并利用Fortran 95程序设计语言编写了用来计算波导阶梯的多模耦合矩阵、多模耦合矩阵与广义导纳矩阵的级联、广义导纳矩阵之间的级联以及广义导纳矩阵和广义散射矩阵之间的互相换算等的矩形波导平面不连续性模式分析的子程序。 论文利用矩形波导平面不连续性模式分析的这些子程序，编写了5个程序，分别用来分析矩形波导电感膜片滤波器，矩形波导E面金属插片滤波器，H面矩形波导直角弯头，H面矩形波导T形结和矩形波导双工器。并用这些程序分析了电感膜片滤波器、E面金属插片滤波器、H面直角弯头和波导T形结。并将分析结果与相应文献或者Ansoft HFSS的仿真结果进行了对比，验证了程序的正确性和模式分析方法分析波导电路的高效性。论文还就模式分析方法计算的收敛性进行了讨论。 在论文的最后部分设计了两个E面金属插片滤波器，并把它们作为通道滤波器和H面T形结组成双工器，用矩形波导双工器的分析程序对它进行了分析，给出了分析结果。
张本全[2]2004年在《微波无源器件设计中的模式匹配法研究》文中指出现代微波技术的迅速发展对滤波器、双工器等微波无源器件的性能指标提出了越来越高的要求。采用经典的等效电路法设计的微波无源器件精度不高,调试难度大,已很难适应时代发展的需要。基于严格场理论的模式匹配法因其精度高、运算速度快等优点而得到国内外研究工作者的高度重视。由于考虑了金属膜片的有限厚度和不连续处高次模的相互影响,利用该方法设计的微波无源器件具有很高的精度。此外,基于模式匹配法的最优化设计,可以使器件的结构更加合理。因此,模式匹配法的研究对提高微波无源器件性能指标,缩短器件设计周期,以及器件小型化都具有十分重要的意义。微波无源器件通常是由若干通用的基本单元所构成,如波导阶梯、T接头等。模式匹配法以这些基本单元为研究对象。利用模式匹配法和矩阵级联技术可以得到微波无源器件的广义散射矩阵。在此基础上,可采用FORTRAN等计算机语言编写程序进行电磁仿真。给定技术指标下的无源器件尺寸参数则可以通过基于模式匹配法的最优化技术而获得。本文主要目的是研究微波无源器件的高精度模式匹配法电磁仿真和最优化技术,以实现对这类器件的快速精确设计。主要工作概括如下:1 系统地研究了常用微波无源器件结构中若干通用基本单元的模式匹配分析方法。均匀柱形导波系统中二端口网络不连续性的模式匹配分析方法有许多共性,本文首先给出其耦合系数矩阵和广义散射矩阵的通用表达式。对于矩形波导、圆波导、同轴线、脊波导中具体的二端口不连续性,先确定其中的本征函数和功率归一化系数,然后按通式求得耦合系数矩阵进而得到广义散射矩阵。在这些分析中,最复杂的是脊波导不连续性,因为脊波导中截止波数未知,而且本征函数为级数求和的形式。除二端口不连续性外,本文还对矩形波导中常用的波导分叉以及T接头两种叁端口基本单元进行了模式匹配分析。2 基于模式匹配法采用FORTRAN语言编写了所研究基本单元的电磁仿真程序。针对每个基本单元所编写的程序都是一个通用的程序模块,可用级联程序将所需要的基本单元级联起来以分析更为复杂的微波器件结构。给定技术指标求得无源器件尺寸是一个最优化问题。本文采用罚函数优化方法,优化时器件尺寸的<WP=6>初始值通过等效电路法求出。3 利用所编写的电磁仿真程序,优化设计并加工了一系列微波无源器件。本文中涉及到的微波无源器件包括矩形波导低通及带通滤波器、双工器、耦合器,圆波导带通滤波器,同轴线糖葫芦式低通滤波器,以及宽带脊波导带通滤波器。HP标量网络分析仪的测试结果表明,器件的模式匹配法仿真结果与实测结果吻合很好。这一方面说明了本文公式推导和程序编写的正确性,同时也表明模式匹配法具有很高的精度。
罗亮平[3]2010年在《模式匹配法研究及在统一坐标系下的应用》文中研究指明一般的模式匹配法分析中,各个不连续性的模式场展开,在不同的波导形式下,有不同的展开函数,在矩形波导,圆波导,椭圆波导中分别是叁角函数,贝塞尔函数,以及马丢函数。而且这几种不同的函数,需要在相应的坐标系下单独分析,对设计和分析造成了不便,特别在不同形式的波导之间的不连续性,这个问题更加突出。另外在求解模式耦合矩阵时,贝塞尔函数以及马丢函数的收敛性也是一个比较突出的问题。本文的主要目的是研究一种改进的模式匹配法,利用直角坐标系下的多项式展开逼近方法,对圆波导,椭圆波导的场分布进行了统一分析,通过新的方法计算了圆波导,椭圆波导场分布和截止波数。避免了传统方法中分析圆波导,椭圆波导中不连续性需要引入的贝塞尔函数,马丢函数的计算,简化了分析过程,加快了计算速度。论文还利用Matlab语言编写了基于模式匹配法所研究的基本单元的电磁仿真程序,这些程序模块可以通过级联程序将所需要的基本单元组合成复杂的微波无源器件,并利用程序分析了一种修正的波导带通滤波器形式,比之采用其他数值方法的商业软件,在相同精度的前提下,分析速度大大加快。本文还简要介绍了椭圆波导中的场分布问题,并介绍了马丢函数的相关性质。最后利用统一的直角坐标系多项式近似方法,分析了几种不同坐标系下的波导元件的截止波数,以及场分布。将复杂的马丢函数求解,转化为直角坐标系下的多项式展开,简化了分析过程。
张传安[4]2012年在《高集成度基片集成波导无源器件研究》文中提出近年来,微波毫米波电路系统在朝着高集成度、小型化的趋势发展,因此对高性能、小型化的单元器件研究,成为众多学者关注的焦点。早期的电路基本上由腔体结构或者微带结构实现,但是传统传输线自身结构上的缺陷,给电路设计带来了无法避免的困境。在众多领域,传统传输线已经不再满足电路设计要求,因此,一种新的传输线——基片集成波导成为了研究热点,基片集成波导集成了金属波导和传统平面电路的双重优点,将其用于电路设计时,可以得到较好的效果。在电路系统小型化的要求下,基片集成波导需要解决的首要问题仍然是结构尺寸的小型化。本文主要采用了折迭基片集成波导技术、双模基片集成波导技术、多层基片集成波导技术,来实现微波元件的小型化。首先,本文基于折迭基片集成波导原理,设计出了多种具有新型结构的小型化基片集成波导谐振腔,实现了基片集成波导谐振腔的高度小型化；在保证谐振频率不变的前提下,谐振腔的平面面积可以减小到原来的1/18。其次,本文基于小型化的基片集成波导谐振腔,设计出了两种结构新颖的基片集成波导带通滤波器,其结构尺寸得到大幅压缩。再次,本文基于双模原理设计出了多种双模基片集成波导元件,并将其用于工程应用,主要有滤波器、滤波功分器、双工器；在满足性能指标的同时,实现了元件的小型化。最后,本文基于多层电路原理,设计了一个四层基片集成波导巴特勒矩阵,主要是通过增加电路的层数来实现平面尺寸的减小。
马耀[5]2013年在《混合液体组分的微波检测技术研究》文中提出混合液组分含量的控制对于工业生产尤其重要,如工厂中要严格控制油液浓度,润滑油老化、油液夹杂或者是润滑油中的极性分子颗粒物含量发生变化时,将直接影响到机械传动部件的传动质量以及传动零件的寿命；食品业如牛奶类以及酒类要严格控制产品中各个组分的含量,工艺过程中物料各组分的成分变化会影响到整个过程是否能够安全的运行,甚至影响到产品的质量。目前,用于检测混合液体组分的方法主要有比重法,密度瓶法,折光率法,此外还有单片机结合外围电路测量法,电容测量法等。比重法虽然仪器简单,操作方便,由于计算比较复杂,导致结果误差较大；密度瓶法相对成熟但是对外界条件要求严格,而且不适用于测量易挥发的混合液,单片机结合外围电路测量和电容测量法虽然测量精度高但是成本高昂,操作不便。本文提出一种基于微波技术检测混合液组分的新方法。微波检测技术作为一种新的检测技术正日益受到重视,并且逐步拓宽到建筑、结构等诸多应用领域。微波技术用于对物质检测,综合利用微波的物理性质,微波能够在不连续界面产生反射、散射和透射,基于微波与物质的相互作用,微波与物质发生相互作用时,微波特征量会受到物质中的电磁参数和几何参数的影响,通过测定微波特征量的变化以实现对物质的检测。本文对微波检测技术应用于识别混合液体组分进行了理论和实验研究,提出了基于微波技术检测混合液体组分的新方法。首先对现阶段混合液体组分的检测技术以及发展现状做了概述；其次,详细阐述了微波,微波的性质,微波的传输特性以及微波元件的工作原理、微波与物质的相互作用机理；紧接着基于微波原理,对混合液体组分的检测进行了实验方案的设计,微波检测系统实验平台的搭建；最后按照既定的实验步骤对待测试剂进行微波检测,得出结论：(1)对相同成分的混合液进行微波检测,实验试剂的浓度值与测定的微波特征量—对数幅度一一对应,对数幅度随着实验试剂浓度的变化呈现单调变化,通过测定对数幅度的变化,可以实现对混合液体组分的检测。(2)利用微波技术,在对混合液体进行组分检测时,将频率适量提高,微波对数幅度变化更加明显,检测精度随之提高,最佳检测频段确定在高频区间,直接接触微波检测最佳频段为(950MHz—1050MHz),非接触微波检测最佳点频定位在14.6GHz。(3)通过微波技术,对混合液组分进行检测,有两种检测方式,一种是接触式检测,一种是非接触式检测。实行非接触检测时,不同的非金属隔层会对检测结果带来一定影响,非金属层的介电常数增大,检测数据随之增大,但是基本不会改变其变化规律,能够检测出的两种液体的介电常数最小差值为8.2。混合液组分的确定对工业生产有着重要的意义。
李国林[6]2010年在《高功率微波多路耦合输出的研究》文中研究表明随着高功率微波技术的发展与成熟,能够提升高功率微波输出能力的方法越来越受到人们的重视。研究的主要方向有提高微波的输出功率、增加微波的脉冲宽度、提高束波转换效率以及增加频谱覆盖范围等。然而受到物理和技术等方面的限制,利用单个微波源提高微波输出能力的方法目前已遇到较大困难。一种较为有效地解决此问题的方法就是利用高功率微波多路耦合输出技术。本文主要致力于高功率微波的多路耦合输出的研究,介绍了高功率微波多路耦合输出的理论和实验研究结果。总体看来,高功率微波多路耦合输出的研究为高功率微波技术的发展开辟了令人鼓舞的前景,具有重要的理论和实践意义。本文的主要研究结果和创新点有:1.对基于空间滤波原理的线极化波双工器的场增强和空间谐波选择性进行了研究,实现了两路GW级高功率微波的耦合输出。文中利用基于平面波展开的模式匹配法对矩形栅组成的线极化波双工器进行分析,得到了矩形栅双工器的性能对结构参数、入射波频率、入射角度以及其它因素的依赖关系。对矩形栅双工器进行了低功率和高功率实验研究。初步的实验研究表明,矩形栅双工器对S/X波段高功率微波的耦合输出表现出较好的双工性能,但是,受矩形栅表面场增强等因素的影响,当微波幅值和脉宽增加到2.0GW、30ns时微波脉宽出现了缩短,并在双工器沿面发现了表面闪络现象。为了设计更高功率容量的线极化波双工器,本文提出了利用圆柱栅双工器进行长脉冲高功率微波的耦合输出。利用理论分析方法得到了圆柱栅双工器散射的空间谐波选择的相关原则。所设计的圆柱栅双工器在进一步的实验研究中,表现出相对较好的性能。它对所需频段微波的功率反射和透射效率分别达到了97%和97.5%。在1.8GW、100ns高功率微波的照射实验中,没有发现微波击穿现象。为探讨S/X波段两路高功率微波同步输出的可行性,进一步研究了圆柱栅双工器在介质环境中的高功率性能。研究结果表明,置于1atm气压SF6气体中的圆柱栅双工器可满足S/X波段5.5GW高功率微波同步输出的要求。2.对波导滤波型双工器功率容量和传输效率的提高,以及模式的控制进行了研究,实现了两路同波段同极化方向的GW级高功率微波的耦合输出。根据波导TEm0模式的特点,提出了一种高功率波导双工器的设计思想:保持波导不连续性为H面不连续性,通过调整波导高度来增加功率容量,同时不影响高功率微波传输特性。利用此方法,设计了一套过模窄带波导双工器。利用有限元方法的数值仿真研究发现,在9.38GHz和9.60GHz处,两通道微波功率传输效率均高于98%,效率高于90%的通带大于120MHz,功率容量高于6.2GW;低功率实验研究结果表明,在9.38GHz和9.60GHz处,两通道微波能量传输效率均高于97%,效率高于90%的通带大于100MHz。在高功率微波实验中,我们对双工器输出波形进行了测量。根据测量的结果计算得到的微波功率约为4.3GW,脉冲宽度约为40ns,微波频率分别为9.41GHz和9.59GHz。这些结果显示,所设计的过模波导双工器可应用于GW级高功率微波拍波的产生和微波功率的合成。3.根据前面的研究结果,设计了一套利用混合滤波实现高功率微波耦合输出的结构。本文以S/X/X波段3路高功率微波耦合输出为例,验证了混合滤波法的可行性。理论研究的结果表明,当线极化波双工器置于1atm气压SF6气体中时,S/X/X波段3路高功率微波耦合输出的功率容量达10GW以上。进一步的实验研究分别在3.60GHz、9.41GHz和9.59GHz的频率上进行。低功率实验研究表明,在以上工作频率上,各路微波从馈入端口至输出端口的功率传输效率均高于96%;在GW级高功率微波实验研究中,没有发现微波击穿现象。以此初步证明了S/S/C/C/X/X波段6路高功率微波耦合输出的可行性。4.在论文的最后,研究了多路高功率圆极化波耦合输出。对栅条型圆极化器和圆极化波双工器进行了必要的改进,以用于高功率微波的圆极化及其耦合输出。通过理论分析和数值仿真的方法,初步验证了S/X各两路高功率圆极化波耦合输出的可行性。
丁艳峰[7]2011年在《过模转弯波导的研究》文中认为高功率微波技术是在上世纪七十年代兴起的一门新兴学科。在短短的几十年里,这门学科得以迅猛发展并受到广泛的重视。目前,被广泛应用于军事、科学研究、工业加工、新材料制备以及医学、生物等多方面领域。随着高功率微波技术的发展,适用于高功率微波传输系统中的馈线,与一般馈线相比,要求能更进一步承受高功率。因而,在高功率微波的馈线系统中,常采用功率容量较高的波导元件,并且在波导内部避免使用介质。圆波导和同轴波导是两种常用的微波元件,广泛应用于高功率微波系统中。例如相对论返波管、锥形慢波结构发生器等采用圆波导提取微波的器件输出的微波模式为圆波导TM01模；如渡越管、相对论速调管等采用同轴波导提取微波的器件输出的微波模式为同轴TEM模。TM01模不是圆波导内的最低阶模,必须在过模波导内传输；同轴波导传输TEM模时由于需要提高功率容量,一般也采用过模波导进行传输。在过模波导内传输的模式,若在传输过程中遇到波导转弯,很容易引发其他模式,从而降低自身传输效率。为避免或减小转弯波导中杂模的产生,保证输出模式与输入模式的一致性,是应用中亟需解决的一个困难,具有重要的研究价值和应用价值。鉴于此背景,本文对过模圆转弯波导和过模同轴转弯波导进行了理论分析,设计了转弯45度的过模圆转弯波导和转弯45度的过模同轴转弯波导,并分别进行了数值模拟和实验研究。本论文主要工作如下：1.分析了转弯波导的研究现状。2.过模圆转弯波导的设计。通过对圆波导和半圆波导的理论分析,设计了一种过模圆转弯波导。其设计思路为沿过模圆转弯波导的转弯平面插入一块金属板,将圆波导转换为两个半圆波导。圆波导TMol模在半圆波导中转换为半圆波导TE11模,经转弯传输后,重新将半圆波导TE11模转换为圆波导TM01模,从而实现圆波导TM01模的转弯传输,并对该过模圆转弯波导进行了数值模拟。在此基础上设计了一种同轴TEM-圆TM01模式变换器,作为圆波导TM01模的激励源,并对按照优化尺寸加工的过模圆转弯波导进行了实验研究。3、过模同轴转弯波导的设计。通过对同轴波导和180度扇形波导的理论分析,设计了一种过模同轴转弯波导。其设计思路为沿转弯平面插入一块金属板,将同轴波导转换为两个180度扇形波导。同轴波导TEM模在扇形波导中转换为扇形波导TE11模,经转弯传输后,重新将扇形波导TE11模转换为同轴波导TEM模,从而实现过模同轴波导TEM模的转弯传输,并对该过模同轴转弯波导进行了数值模拟。4、过模同轴转弯的优化设计。由于上述过模同轴转弯波导转弯处存在内导体,增加了加工难度。通过采用将同轴波导转换为半圆波导再进行波导的优化方式,解决同轴波导转弯部分存在内导体的问题。
赖鑫[8]2009年在《微带多通带和宽带滤波器研究》文中研究表明无线通信行业在21世纪获得了巨大的发展。随着GSM、WIMAX、WCDMA、WLAN、UWB等各种无线通信协议的提出、验证、实现以及应用,极大地刺激了滤波器技术的快速发展。为了进一步提高频谱资源的利用率和通信频段的兼容性,多通带和宽带滤波器技术成为近年来的研究热点。本文主要围绕无线通信频段的微带多通带和宽带滤波器设计展开,针对缺陷地面结构,微带并联枝节和枝节加载谐振器等多种微带结构,利用对比设计思想和协同仿真技术,设计了多款工作于无线通信频段的多通带和宽带滤波器。本文的主要工作如下:(1)系统研究了基于缺陷地面谐振器的带通和双通带滤波器设计方法。基于缺陷谐振环单元的谐振和耦合特性分析,采用不同谐振单元的通带组合和馈线的缝隙耦合实现了带源和负载耦合的并联型双通带滤波器;采用同步参数提取技术揭示了嵌套缺陷开口谐振环的双谐振特性,并利用其作为谐振单元实现了结构紧凑的双通带滤波器设计;基于微带缺陷地面双模谐振器结构,设计出非对称零点的缺陷地面双模单通带及双通带滤波器。(2)提出了并联电感耦合的带通和双通带滤波器设计方法。利用微带短路枝节的并联电感耦合作用,实现了谐振腔耦合带通滤波器设计;由于并联电感在高频时等效的强耦合作用,进一步将该结构与枝节加载谐振器相结合,采用协同仿真技术快速设计了通带带宽悬殊的双通带滤波器。(3)基于对枝节加载谐振器的谐振特性和耦合特性分析,利用其作为基本谐振单元设计了交叉耦合形式和带源和负载耦合形式的高选择性双通带滤波器;根据开口谐振环和缺陷谐振环的外部耦合特点,提出了一种能同时实现宽边耦合和缝隙耦合的公共馈电结构,实现了通带独立设计的混合型双通带滤波器和双工器,并进一步利用该馈电结构实现了带源和负载耦合的微带叁通带滤波器;提出了一种外部耦合可调的“T”型馈电结构,较好地解决了混合采用枝节加载谐振器与缺陷谐振器两种谐振结构的微带叁通带滤波器设计问题。(4)提出了一种采用微带元件高低通特性组合设计超宽带滤波器的新方法。首先利用微带短路枝节和微带交指耦合电容实现准高通特性,并与微带枝节线的准低通特性结合,利用协同仿真实现了准确快速的超宽带滤波器设计;进一步研究了短路阶梯阻抗枝节和一种改进的兰格耦合器结构的传输特性,并与微带开路枝节结合,利用单元特性的网络级联和协同仿真实现了超宽带滤波器的快速设计。
李陈孝[9]2015年在《微波空间波技术材料含水率检测方法及装置的研究》文中研究说明在粮食储运、食品加工、建筑、造纸、纺织、烟草、土壤科学、木材加工等行业，材料的含水率对产品的质量和性能有重要的影响。论文分析了含水率检测的相关方法，以及微波测量的技术特点。传统方法一般测量速度慢，对材料有损伤，无法实现在线检测，本论文采用微波空间波方式，研究在不同情况下，实现材料含水率快速、无损检测的方法及装置。文章对微波频率下含水物质介电特性的影响因素进行了研究，对水分子在高频电场作用下，由于极化和重新取向而产生的能量存储和损耗效应进行分析。微波与物质在空间相互作用后，通过对微波的透射系数、反射系数、功率衰减、驻波相位和驻波比等参量变化的测量，设计相应的检测装置，实现对材料的含水率、堆积密度、相对介电常数等物理量的检测。针对于透射方式，文章首先分析了当微波穿透确定厚度材料后，所产生的能量衰减与材料含水率的关系，并设计了一种透射式的含水率检测装置。装置包含微波信号发生单元、隔离器、衰减器、微波发射天线、样品容器、微波接收天线、微波检波器、信号处理单元、显示控制输出单元等，文章对上述各单元的实现功能和具体设计方法进行了说明。通过选取和配比已知含水率的沙子、水稻和玉米作为样品材料进行实验，并针对不同材料和不同厚度下的实验结果，进行分析和拟合，得到相应的含水率检测的最佳标定曲线。对于含水率为10.1%到28.5%范围内的水稻，在样品厚度为5厘米时得到最佳拟合校准方程，其拟合度为0.991，定标标准误差0.284%；对于含水率为12.3%到27.3%范围内的玉米，在样品厚度为3厘米时得到最佳拟合校准方程，其拟合度为0.990，定标标准误差0.204%；对于含水率为0%到11.3%范围内的沙子，在样品厚度为3厘米时得到最佳拟合校准方程，其拟合度为0.991，定标标准误差0.285%。透射式含水率检测装置在测量过程中需要确定的样品厚度，当样品含水率较高而产生较大能量衰减时，无法实现准确测量。针对上述情况，文章对微波空间波反射系数随材料介电性能的变化关系进行研究，设计了一种反射式含水率检测装置。装置包含微波信号发生单元、隔离器、衰减器、混频器、微波收发复用天线、信号处理单元等。文章分析了微波混频单元的工作原理及具体设计方案，引入混频结构将微波天线收发复用，使反射装置结构简化，提高含水率测量的精度和灵敏度。文章对装置的结构设计及具体加工方案进行了说明，装置传感器探头采用封闭式不锈钢圆柱型结构设计，探头端口材质选用氧化铝陶瓷结构，微波发射与接收及信号处理单元封闭于传感器内部。对于含水在0%到15%范围内的沙子样品，采用反射式检测装置进行实验测量，得到校准方程的拟合度为0.993，定标标准误差为0.39%。为了得到最佳测量精度，上述透射式和反射式实验装置在进行含水率检测时，被测材料需要堆积紧实、分布均匀。样品的堆积密度和温度的变化会影响含水率的测量结果。针对上述情况，文章研究了样品的介电性能随堆积密度与温度变化的变化关系，设计了一种基于反射行驻波检测的含水率与堆积密度的同步测量装置。装置包含微波腔体振荡器、收发喇叭天线、滑轨、样品容器、微波混频单元、及电压检测单元等。文章研究了微波空间波的迭加方式，反射行驻波的形成原理及测量方法。通过对驻波的幅值驻波比及相位变化的测量，建立样品含水率与堆积密度的同步检测模型。对于沙子和水稻样品，含水率的预测标准误差分别为0.506%和0.695%，堆积密度的预测标准误差分别为0.0382g/cm3和0.0144g/cm3；含水率测量校准方程拟合度大于0.982，堆积密度测量校准方程拟合度大于0.961。利用上述方法对材料含水率进行检测的过程中，样品无需刻意压实，装置适合于工业上的在线无损检测应用。文章最后对系统的信号处理单元电路、上位机软件的设计与开发进行了说明。系统硬件电路由电源模块、调零放大电路、单片机、液晶显示屏、串口模块、按键模块等部分组成，上位机软件采用labview虚拟仪器进行开发，整体实现对测量样品、含水率、测量时间等信息的实时监测、趋势显示、模拟输出、串口通信、数据存储与控制等功能。
刘海旭[10]2011年在《速调管非对称双间隙输出腔及输出回路研究》文中认为本硕士论文扼要介绍了速调管输出回路研究的重要意义及存在的问题,并在此基础上一方面提出了工作在模式TM010圆柱形非对称耦合双间隙谐振腔输出结构,并采用Isfe13D软件模拟计算的设计方法,较为精确地给出在1.25GHz、3GHz及5GHz频率条件下π模及2π模两间隙电场强度与两间隙距离的关系,并进一步用MAGIC做了粒子模拟实验；另一方面,对工作在TM310圆柱形谐振腔耦合矩形波导输出回路进行了研究。首先在中心工作频率为1.25GHz,3.OOGHz,5GHz的条件下,通过电磁场软件对腔体非对称情况进行模拟仿真,得出在两间隙宽度比值变化的时候,对于π模,两间隙感应电场强度大小基本相等,对于2π模,两间隙感应电压大小基本相等。并且通过等效电路理论对腔体间隙电压进行分析,所得到的结果与软件模拟结果相一致。其次,根据腔体内电磁场分布情况,对问题进行一维分析,运用运动学理论,通过理论计算,推导出非对称双间隙输出腔在获得最佳输出功率时所对应的两间隙最佳隙宽度及漂移管最佳长度的计算公式。再次,运用MAGIC粒子模拟软件对工作在π模和2π模情况下的双间隙对称情况和非对称情况腔体进行粒子模拟实验。当电子束加速电压V0=30kv,电子束电流I=30A,中心工作频率f=3.00GHz,聚焦磁场B=0.6TASLA时,通过对间隙对称情况及非对称情况进行粒子模拟,证实了双间隙非对称腔体在提高速调管输出功率方面比双间隙对称腔体更有优势。文章最后,设计了适用于多注速调管,工作在TM310高次模圆柱形谐振腔耦合矩形波导输出回路,其工作中心频率为7585.3MHz,计算了腔体内各漂移管间隙阻抗的频率特性,并分析了输出回路的输出带宽。研究结果表明：在相同频率条件下,采用圆柱形TM310工作模式的谐振腔体积将是采用圆柱形TM010工作模式谐振腔体积的7倍；TM310高次模圆柱形谐振腔耦合矩形波导后,各漂移管特性阻抗与祸合前相比有稍微变化,但耦合后各间隙特性阻抗非常接近；反射系数相位法及等效电路法计算输出腔外观品质因数分别为为154和160,输出中心频率7585.3MHz,比耦合前腔体谐振频率降低26.5MHz,输出带宽约为3%,因此,该类型输出回路比较适合用作高射频段的窄带多注速调管。
参考文献：
[1]. 微波波导元件的模式匹配分析法[D]. 周斌. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2003
[2]. 微波无源器件设计中的模式匹配法研究[D]. 张本全. 电子科技大学. 2004
[3]. 模式匹配法研究及在统一坐标系下的应用[D]. 罗亮平. 西安电子科技大学. 2010
[4]. 高集成度基片集成波导无源器件研究[D]. 张传安. 电子科技大学. 2012
[5]. 混合液体组分的微波检测技术研究[D]. 马耀. 太原理工大学. 2013
[6]. 高功率微波多路耦合输出的研究[D]. 李国林. 国防科学技术大学. 2010
[7]. 过模转弯波导的研究[D]. 丁艳峰. 西南交通大学. 2011
[8]. 微带多通带和宽带滤波器研究[D]. 赖鑫. 西安电子科技大学. 2009
[9]. 微波空间波技术材料含水率检测方法及装置的研究[D]. 李陈孝. 吉林大学. 2015
[10]. 速调管非对称双间隙输出腔及输出回路研究[D]. 刘海旭. 广东工业大学. 2011
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