| 【中文题名】 | 基于辐射场及遗传算法的过模矩形波导中模式分析方法 |
| 【英文题名】 | A Method to Determine the Mode Content in Over-mode Rectangular Waveguide Base on Radiation Pattern and Genetic Algorithm |
| 【学科专业】 | 无线电物理 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-1-23 |
| 【中关键词】 | 过模矩形波导,高功率微波,辐射场,遗传算法,模式分析,复系数 |
| 【英关键词】 | Over-mode rectangular waveguides,High-power microwave,Radiated pattern,Genetic Algorithm,Mode Content,Complex Coefficients, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>无线电设备、电信设备>馈线设备（传输线和波导）>波导、波导管、波导传输线> |
| 【论文摘要】 | 模式是传输在波导中的电磁波的一个重要特性。波导的尺寸决定了可以传输的模式，尽管单模工作是高功率微波源追求的目标，但是在实际的研究和调试过程中，一方面由于对阴极电子发射缺乏控制方法造成了复杂的激励条件，另一方面为提高输出功率采用了高度过模结构的谐振腔及传输波导，使得过模波导中的电磁波具有功率高、单次短脉冲、多模和模式不确定等特点。由于过模波导是高功率微波系统中的传输部分，因此研究过模波导中电磁场的形成和传播对如何改进功率源有重要的意义。但过模波导具有的不利特点使得其模式难以采用常规的方法(如探针、模式滤波器等)进行识别。
本文针对该问题，提出基于辐射场及遗传算法的波导模式分析法来解决这一困难。文中主要以过模矩形波导作为研究目标，此方法同样适用于其他波导。该方法采用非介入的测量方法——测量辐射场法来获得过模波导内模式的信息。由辐射场信息得到模式信息是一种电磁场的逆问题。本文方法采用遗传算法，并不直接求解电磁场逆问题，而是将电磁场逆问题求解转化为正问题的全局最优化求解。这种方法的好处是避免了病态方程求解问题，不需要测量辐射场的相位，同时采用“超定”条件保证解的精度。具体地说就是事先得到各模式的辐射场... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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Abstract |
6-10 |
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第一章 概述 |
10-16 |
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1.1 研究背景和意义 |
10 |
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1.2 国内外现状 |
10-14 |
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1.3 本论文拟解决的主要问题 |
14 |
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1.4 本论文的内容安排 |
14-16 |
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第二章 本论文采用的计算波导辐射场的方法简介 |
16-26 |
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2.1 解析式法 |
16-19 |
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2.1.1 波导模式 |
16-18 |
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2.1.2 惠更斯等效原理 |
18-19 |
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2.1.3 波导中的模式复系数 |
19 |
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2.2 时域有限差分法 |
19-25 |
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2.2.1 Yee氏网格 |
20 |
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2.2.2 Maxwell旋度方程的有限差分展开 |
20-22 |
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2.2.3 数值稳定性分析 |
22-23 |
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2.2.4 吸收边界条件 |
23-24 |
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2.2.5 连接边界条件──激励源的引入 |
24-25 |
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2.3 本章小结 |
25-26 |
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第三章 本论文采用的分析模式的方法简介 |
26-37 |
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3.1 遗传算法 |
26-33 |
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3.1.1 遗传算法简介 |
26-32 |
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3.1.2 遗传算法在模式分析中的应用 |
32-33 |
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3.2 最小二乘法 |
33-36 |
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3.2.1 最小二乘法简介 |
33-34 |
|
3.2.2 最小二乘法在模式分析中的应用 |
34-36 |
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3.3 本章小结 |
36-37 |
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第四章 模式识别的数值实验 |
37-43 |
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4.1 实验模型 |
37 |
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4.2 数值软件系统 |
37-40 |
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4.2.1 解析法和时域有限差分法计算波导的辐射场 |
37-39 |
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4.2.1.1 解析法计算波导的辐射场 |
37-38 |
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4.2.1.2 时域有限差分法计算波导的辐射场 |
38-39 |
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4.2.2 遗传算法v2.0.0软件 |
39-40 |
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4.3 数值实验结果 |
40-43 |
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4.3.1 最小二乘法和遗传算法反演数据的比较 |
40-41 |
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4.3.2 利用辐射场总场强和遗传算法分析过模矩形波导中的模式 |
41-43 |
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第五章 结论与展望 |
43-45 |
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5.1 本文总结 |
43-44 |
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5.2 展望与设想 |
44-45 |
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参考文献 |
45-48 |
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攻读硕士学位期间的论文 |
48-51 |
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致谢 |
51 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.344882 |
