射頻同軸開(kāi)關(guān)熱特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、射頻同軸開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化測(cè)試裝備和移動(dòng)通信系統(tǒng)(信號(hào)基站、高頻放大器),具有低插入損耗、低電壓駐波比、高功率傳輸容量和良好的寬帶性能等特點(diǎn),是通信系統(tǒng)工程中十分重要的機(jī)電組件之一,但產(chǎn)品市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷。伴隨近年來(lái)通信工程、航天工程中傳輸信號(hào)頻率的提升、功率容量的增大,由射頻同軸開(kāi)關(guān)發(fā)熱問(wèn)題導(dǎo)致系統(tǒng)性能退化和系統(tǒng)故障的事例時(shí)有發(fā)生。因此,對(duì)射頻同軸開(kāi)關(guān)的熱特性進(jìn)行了詳細(xì)的理論計(jì)算及仿真分析,為提升我國(guó)射頻同軸開(kāi)關(guān)自主研發(fā)能力具有重

2、要意義。
　　本文詳細(xì)分析了射頻同軸開(kāi)關(guān)接通大功率射頻信號(hào)時(shí)的發(fā)熱機(jī)理,并對(duì)電磁系統(tǒng)及射頻切換系統(tǒng)的熱源進(jìn)行了理論計(jì)算,求得相應(yīng)信號(hào)頻率、功率下各部件的功率損耗分布,對(duì)比找出主要熱源。在此基礎(chǔ)上分析了涉及到的傳熱學(xué)理論及解決該發(fā)熱過(guò)程的ANSYSWorkbench協(xié)同仿真平臺(tái)的分析機(jī)理。
　　本文通過(guò)UG造型軟件對(duì)本文研究的射頻同軸開(kāi)關(guān)進(jìn)行整機(jī)建模,進(jìn)而依次在Workbench環(huán)境下對(duì)電磁系統(tǒng)及射頻切換系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)熱分析,

3、其中射頻切換系統(tǒng)的發(fā)熱問(wèn)題涉及到電-磁-熱多場(chǎng)耦合問(wèn)題,應(yīng)用Workbench可以便捷、高效的完成該過(guò)程的仿真分析,最后通過(guò)分析整機(jī)的熱量傳遞路徑,完成整機(jī)的熱邊界條件的施加,同時(shí)加載電磁系統(tǒng)及射頻切換系統(tǒng)的熱源,得到了整機(jī)的穩(wěn)態(tài)溫度分布,并通過(guò)T型熱電偶對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文在得到射頻同軸開(kāi)關(guān)整機(jī)穩(wěn)態(tài)溫度分布的基礎(chǔ)上,進(jìn)而分析了溫度作用下相關(guān)部件材料特性的變化及由于接觸部件見(jiàn)不同的線膨脹系數(shù)導(dǎo)致的熱變形對(duì)其射頻性能

4、的影響。后者的分析過(guò)程涉及到電-磁-熱-結(jié)構(gòu)多場(chǎng)耦合問(wèn)題,在Workbench環(huán)境下通過(guò)模塊的級(jí)聯(lián)完成了整個(gè)過(guò)程的循環(huán)仿真。由結(jié)果分析得到了射頻同軸開(kāi)關(guān)熱特性導(dǎo)致的材料特性變化及部件的形變量對(duì)射頻性能的影響,為其性能退化的機(jī)理的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　本文分析了射頻同軸開(kāi)關(guān)穩(wěn)態(tài)溫度的影響因素,從電參數(shù)、材料特性參數(shù)及熱物理參數(shù)三方面進(jìn)行了仿真分析。得到了影響射頻同軸開(kāi)關(guān)工作時(shí)穩(wěn)態(tài)溫度的關(guān)鍵因素。在此基礎(chǔ)上,利用正交試驗(yàn)法對(duì)射頻同軸開(kāi)