耦合腔行波管慢波結(jié)構(gòu)的熱分析與冷測(cè)特性的模擬計(jì)算.pdf

1、隨著真空電子技術(shù)的不斷發(fā)展，軍事電子工業(yè)和民用行業(yè)中對(duì)行波管性能的要求也越來越高。行波管作為高功率寬頻帶的微波源和重要的微波信號(hào)放大器在相關(guān)行業(yè)中具有不可替代的地位。現(xiàn)代衛(wèi)星通信、空間通信、相控陣?yán)走_(dá)等技術(shù)的發(fā)展又從小型化、高壽命、高可靠性等方面對(duì)行波管提出了更高的要求。 由于行波管工作的頻率很高，因此行波管慢波結(jié)構(gòu)的尺寸非常精細(xì)，這給設(shè)計(jì)工作帶來了很大的難度。為了節(jié)約設(shè)計(jì)成本并提高設(shè)計(jì)效率，現(xiàn)在的行波管設(shè)計(jì)工作大量引入了計(jì)算機(jī)

2、模擬技術(shù)。在行波管設(shè)計(jì)行業(yè)中，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。本文的主要工作就是利用大型通用有限元計(jì)算軟件ANSYS模擬耦合腔行波管慢波結(jié)構(gòu)的熱特性和冷測(cè)特性并對(duì)該軟件進(jìn)行了二次開發(fā)。 文中給出了熱特性計(jì)算的相關(guān)理論基礎(chǔ)，并介紹了應(yīng)用ANSYS模擬耦合腔慢波結(jié)構(gòu)熱特性的具體方法和步驟。對(duì)耦合腔慢波結(jié)構(gòu)熱特性的模擬得到了以溫度分布云圖和熱流密度矢量圖方式表示的結(jié)果。該結(jié)果明確地顯示了慢波結(jié)構(gòu)各處的溫度情況，可用于指

3、導(dǎo)設(shè)計(jì)人員對(duì)行波管的可靠性進(jìn)行分析，并對(duì)整管散熱性能作出相應(yīng)的改進(jìn)，以使得行波管能得到更高的輸出功率。 文中介紹了色散特性和耦合阻抗特性的分析方法，給出了色散特性模擬時(shí)邊界條件的推導(dǎo)和由色散特性結(jié)果計(jì)算耦合阻抗特性的理論推導(dǎo)過程，并具體給出了用ANSYS模擬冷測(cè)特性的方法和步驟。對(duì)耦合腔慢波結(jié)構(gòu)冷測(cè)特性的模擬得到了色散特性曲線和耦合阻抗曲線。這對(duì)于研究行波管的增益特性、電子注與波互作用的情況等都有很大的作用。將ANSYS模擬結(jié)果

4、與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)模擬計(jì)算的誤差很小，完全可以滿足耦合腔慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)誤差允許的范圍。文中也將ANSYS模擬結(jié)果與MAFIA模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了ANSYS模擬的高精度和高效率的特點(diǎn)。 本文在模擬的基礎(chǔ)上對(duì)ANSYS進(jìn)行了二次開發(fā)，形成了一套專門用于耦合腔行波管慢波結(jié)構(gòu)熱特性和冷測(cè)特性分析的軟件。該軟件具有簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，并能保證足夠的計(jì)算精度。因此，這套專用計(jì)算軟件給行波管設(shè)計(jì)人員提供了方便的工具以達(dá)到提高設(shè)計(jì)