[發明專利]一種矩形E彎切角波導的仿真優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202011196257.0
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112257322A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 張沛;羅元力;李健;林海英;馬強;黃彤明;孟繁博;趙發成
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 竇艷鵬

本發明涉及一種矩形E彎切角波導的仿真優化方法及裝置，屬于仿真分析技術領域，解決了現有的矩形E彎切角波導的結構設計較為復雜且不存在對其的仿真優化方法的問題。仿真優化方法包括：基于電磁仿真軟件建立矩形E彎切角波導的參數化三維模型，并根據矩形E彎切角波導的參數化三維模型設置材料參數、仿真條件及邊界條件；對矩形E彎切角波導的參數化三維模型劃分網格，并基于仿真要求得到矩形E彎切角波導的最優關鍵參數；基于矩形E彎切角波導的最優關鍵參數進行網格收斂性分析，得到矩形E彎切角波導最終的關鍵參數。實現了矩形E彎切角波導的仿真優化，簡單易行，易于實施，具有重要的意義。

技術領域

本發明涉及仿真分析技術領域，尤其涉及一種矩形E彎切角波導的仿真優化方法及裝置。

背景技術

隨著微波技術的快速發展，目前市面上出現了大量的波導彎頭，這種波導彎頭也稱彎波導，彎波導的作用是改變能量傳輸方向，目前市面上的彎波導主要是兩種，一種是E面彎波導，一種是H面彎波導，彎曲部分的波導特征阻抗要發生變化，曲率半徑越小，變化越大。

在現有的大尺寸矩形彎波導的設計和應用領域，尚無一種公開的矩形E彎切角波導的設計方案及優化過程，使得一般設計人員難于通過已有的公開資料進行相應的仿真優化與設計來盡可能地降低E彎切角波導的電壓駐波比VSWR，不能滿足后續產品的生產加工及制造的要求。同時，市面上傳統的矩形E彎切角波導的結構設計較為復雜，實際調節過程中的頻率調諧難度較大，且可能會帶來電場過分集中導致打火的風險。

本申請所涉及的矩形E彎切角波導的仿真優化方法是為了實現國家重大科技基礎設施項目高能同步輻射光源工程的儲存環和增強器的500MHz高頻系統相關的高功率傳輸組件設備的高性能要求開發而成的。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種矩形E彎切角波導的仿真優化方法及裝置，用以解決現有的矩形E彎切角波導的結構設計較為復雜且不存在對其的仿真優化方法的問題。

一方面，本發明實施例提供了一種矩形E彎切角波導的仿真優化方法，包括如下步驟：

基于電磁仿真軟件建立矩形E彎切角波導的參數化三維模型，并根據所述矩形E彎切角波導的參數化三維模型設置材料參數、仿真條件及邊界條件；

對所述矩形E彎切角波導的參數化三維模型劃分網格，并基于仿真要求得到矩形E彎切角波導的最優關鍵參數；

基于所述矩形E彎切角波導的最優關鍵參數進行網格收斂性分析，得到矩形E彎切角波導最終的關鍵參數。

進一步，所述仿真要求包括電壓駐波比要求和回波損耗要求；所述電磁仿真軟件為CST軟件。

進一步，所述矩形E彎切角波導包括兩個垂直對接的矩形波導，兩個所述矩形波導的內側寬面直接相接構成一直角，外側寬面由一個切角面連接作為轉彎軸，所述切角面與兩個矩形波導的外側寬面的夾角均為135°；其中，

矩形E彎切角波導的關鍵參數包括所述直角的直角頂點到切角面的垂直距離。

進一步，基于電磁仿真軟件建立矩形E彎切角波導的參數化三維模型，包括如下步驟：

基于矩形E彎切角波導的工作頻率，選擇矩形波導的尺寸；

將兩個所述矩形波導垂直拼接，并通過一個切角面連接兩個矩形波導的寬面；

設置兩個矩形波導的內側寬面相交構成直角的直角頂點到切角面的垂直距離的取值范圍，得到所述矩形E彎切角波導的參數化三維模型，其中，所述直角頂點到切角面的垂直距離的取值范圍為162～228mm。

進一步，所述矩形波導的材料參數為鋁合金。

進一步，所述仿真條件包括仿真的頻率范圍和仿真的背景材料，其中，所述仿真的頻率范圍為410～620MHz，所述仿真的背景材料為空氣。