熱形變對(duì)柵控電子槍性能參數(shù)和動(dòng)力學(xué)特性的影響.pdf

1、伴隨著電子真空技術(shù)的逐漸進(jìn)步，在我們的日常生活中、軍事工業(yè)發(fā)展中對(duì)行波管性能的要求越來(lái)越高。在一些相關(guān)行業(yè)中，行波管作為微波源和微波信號(hào)放大器有著非常重要的地位。伴隨著現(xiàn)代衛(wèi)星通信、空間通信等技術(shù)的快速發(fā)展，使得對(duì)行波管的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，現(xiàn)在行波管技術(shù)向著長(zhǎng)壽命、高可靠性、小型化的方向發(fā)展。
　　 大功率、高增益、寬頻帶和長(zhǎng)壽命是現(xiàn)代大功率行波管的四大特點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用到民用行業(yè)以及軍事重點(diǎn)工程中，被譽(yù)為武器裝備的“心

2、臟”。由于行波管高頻率和大功率等一些方面的優(yōu)點(diǎn)，目前許多民用行業(yè)和軍事行業(yè)中還沒(méi)有找到其他器件來(lái)代替。電子槍是行波管的基本部件，行波管中的電子注就是由電子槍產(chǎn)生，因此對(duì)電子槍的研究具有非常重要的意義。由于行波管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜以及要求的加工精度非常高，如果一旦設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)失敗，將會(huì)造成物力、財(cái)力、人力的巨大浪費(fèi)，因此現(xiàn)在的行波管設(shè)計(jì)工作大量引入了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以應(yīng)用到行波管設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)中，并可以檢驗(yàn)出行波管設(shè)計(jì)的可靠性程度

3、。計(jì)算機(jī)仿真模擬優(yōu)點(diǎn)很多，不但可以節(jié)約人力成本，而且可以大大減少行波管設(shè)計(jì)的資金成本。本文的主要工作就是借助大型通用的有限元計(jì)算軟件ANSYS對(duì)行波管進(jìn)行熱分析、動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析并對(duì)該軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，方便設(shè)計(jì)人員的使用。
　　 文中介紹了利用ANSYS模擬電子槍結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了熱分析及模態(tài)分析，并且介紹了具體方法和步驟，結(jié)合了中科院電子所那邊提供的模型圖紙以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用ANSYS軟件進(jìn)行熱穩(wěn)態(tài)分析，模擬出電子槍的溫度分布云圖以及

4、熱形變圖，模擬出了柵網(wǎng)和陰極等部件的中心溫度，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出了行波管電子槍設(shè)計(jì)的可靠性結(jié)論。
　　 文中得出電子槍模型可靠性的結(jié)論后，利用ANSYS軟件又對(duì)行波管電子槍進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析，得到了電子槍的固有頻率和振動(dòng)模式表示的結(jié)果。該結(jié)果明確地顯示了電子槍的固有振動(dòng)頻率和振型，設(shè)計(jì)人員可以以這個(gè)結(jié)果作為參考，來(lái)改進(jìn)電子槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提高行波管的可靠性。
　　 文中又對(duì)行波管電子槍進(jìn)行了熱瞬態(tài)分析，設(shè)定陰極

5、溫度和柵網(wǎng)發(fā)熱功率，由于柵控管是工作在脈沖狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了分析在不同的脈寬，不同的占空比下，在一定的時(shí)間內(nèi)柵網(wǎng)中心溫度隨時(shí)間變化的曲線，以及熱形變隨時(shí)間變化的曲線。可用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員對(duì)行波管部件性能參數(shù)的了解，改進(jìn)電子槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高行波管的可靠性。
　　 本文對(duì)ANSYS進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，形成了一套專(zhuān)門(mén)用于“電子槍分析系統(tǒng)”的軟件。該軟件實(shí)現(xiàn)了在ANSYS運(yùn)行環(huán)境下的全中文界面操作，具有簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，并能保證足夠的計(jì)算精度。因此