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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。