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《基于輻射場及遺傳算法的過模矩形波導(dǎo)中模式分析方法》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、99二72‘p7I『大學(xué)碩士學(xué)位論文題目基士塹盤塹盈遣籃簋法盟i邀塹型達(dá)昱主搓盤金盤立法作者型態(tài)完成日期200____66勻z亙月培養(yǎng)單位指導(dǎo)教師專業(yè)研究方向授予學(xué)位日期一一一一一四川大學(xué)碩士學(xué)位論文基于輻射場及遺傳算法的矩形波導(dǎo)模式分析法無線電物理學(xué)專業(yè)研究生劉杰指導(dǎo)老師黃卡瑪教授摘要模式是傳輸在波導(dǎo)中的電磁波的一個重要特性。波導(dǎo)的尺寸決定了可以傳輸?shù)哪Ｊ剑M管單模工作是高功率微波源追求的目標(biāo)，但是在實(shí)際的研究和調(diào)試過程中，一方面由于對陰極電子發(fā)射缺乏控制方法造成了復(fù)雜的激勵條件，另一方面為提高輸出功率采用了高度過模結(jié)構(gòu)的諧振
2、腔及傳輸波導(dǎo)，使得過模波導(dǎo)中的電磁波具有功率高、單次短脈沖、多模和模式不確定等特點(diǎn)。由于過模波導(dǎo)是高功率微波系統(tǒng)中的傳輸部分，因此研究過模波導(dǎo)中電磁場的形成和傳播對如何改進(jìn)功率源有重要的意義。但過模波導(dǎo)具有的不利特點(diǎn)使得其模式難以采用常規(guī)的方法(如探針、模式濾波器等)進(jìn)行識別。本文針對該問題，提出基于輻射場及遺傳算法的波導(dǎo)模式分析法來解決這一困難。文中主要以過模矩形波導(dǎo)作為研究目標(biāo)，此方法同樣適用于其他波導(dǎo)。該方法采用非介入的測量方法一一測量輻射場法來獲得過模波導(dǎo)內(nèi)模式的信息。由輻射場信息得到模式信息是一種電磁場的逆問題。本文方
3、法采用遺傳算法，并不直接求解電磁場逆問題，而是將電磁場逆問題求解轉(zhuǎn)化為正問題的全局最優(yōu)化求解。這種方法的好處是避免了病態(tài)方程求解問題，不需要測量輻射場的相位，同時采用“超定”條件保證解的精度。具體地說就是事先得到各模式的輻射場，然后將合成的多模式輻射場方向圖與測量的輻射方向圖在多點(diǎn)上的比較，通過遺傳算法獲得最佳匹配，并得到各模式在過模波導(dǎo)總場的復(fù)系數(shù)。在數(shù)值試驗(yàn)中，本文采用了解析式法和時域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomain，F(xiàn)DTD)來模擬波導(dǎo)的輻射場。解析式法是根據(jù)已知四JII大學(xué)碩士學(xué)位論文的各
4、種模式在波導(dǎo)口處的分布，將波導(dǎo)13面網(wǎng)格化，形成微小電流元和磁流元，對每個電流元和磁流元在遠(yuǎn)處的輻射場進(jìn)行積分，得到波導(dǎo)的輻射場；時域有限差分法能更好地研究各個模式在波導(dǎo)中的形成過程，以及通過近場外推，可以計(jì)算出遠(yuǎn)場輻射場。本文采用了遺傳算法和最小二乘法作為反演復(fù)系數(shù)的算法。遺傳算法是一種借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的高度并行、隨機(jī)、自適應(yīng)全局搜索算法，是基于蒙特卡羅法的算法。采用遺傳算法搜索最優(yōu)的各模式的復(fù)系數(shù)，從而避免了直接求解病態(tài)的逆問題，而將病態(tài)逆問題的求解轉(zhuǎn)換為基于求解正問題的搜索最優(yōu)問題。最小二乘法是一種求最優(yōu)解
5、的傳統(tǒng)算法，能進(jìn)行曲線擬合、函數(shù)逼近、數(shù)據(jù)處理、方差分析與回歸分析．最d,-乘法則直接求解逆問題。數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明本文方法能可靠的診斷出過模矩形波導(dǎo)內(nèi)各模式的復(fù)系數(shù)。并且對最小二乘法和遺傳算法反演結(jié)果進(jìn)行了比較，比較結(jié)果表明遺傳算法在測量值有誤差時具有容錯能力強(qiáng)的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：過模矩形波導(dǎo)；高功率微波；輻射場；遺傳算法；模式分析；復(fù)系數(shù)M．S．DThesisAMethodtoDeterminetheModeContentinOvet-modeRectangularWaveguidebaseonRadiationPattern
6、andGeneticAlgorithmMajor：RadioPhysicsGraduateStudent：LinJieAdvisor：Prof．HuangKama硼1emodecontentisanimpoa鋤mcharacteristicoftheelectromagneticwavetransmittedinwavegnides．田1esizeofwaveguidesdeterminesamountsofmodes．Althoughworkingonasinglemodeisarequestforahigh-powermic
7、rowavetx：soutoe．itishardtorea】．izcinresearchanddebugging．0ntheonehand,thelackofwaystocontrolthecathoderaylaunchresultsinacompficatedexcitation．Ontheotherhand,thesystemwi出lfighiyover-modestrtlcturesuchastheresonancecavityandtheoutputwavegnideareusedinhigh-powermicrowa
8、vesysteminordertoimprovingitspower-handingcapacity,whichmeansmanymodeswiUexistinthehigh-powermicrowavesystem．Sotheelectromagneticwa
