耦合腔行波管慢波結(jié)構(gòu)的熱分析與冷測特性的模擬計算.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放大器在相關(guān)行業(yè)中具有不可替代的地位?，F(xiàn)代衛(wèi)星通信、空間通信、相控陣?yán)走_等技術(shù)的發(fā)展又從小型化、高壽命、高可靠性等方面對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，這給設(shè)計工作帶來了很大的難度。為了節(jié)約設(shè)計成本并提高設(shè)計效率，現(xiàn)在的行波管設(shè)計工作大量引入了計算機

2、模擬技術(shù)。在行波管設(shè)計行業(yè)中，計算機模擬技術(shù)可以應(yīng)用到行波管設(shè)計的每個環(huán)節(jié)中。本文的主要工作就是利用大型通用有限元計算軟件ANSYS模擬耦合腔行波管慢波結(jié)構(gòu)的熱特性和冷測特性并對該軟件進行了二次開發(fā)。 文中給出了熱特性計算的相關(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)計人員對行波管的可靠性進行分析，并對整管散熱性能作出相應(yīng)的改進，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邊界條件的推導(dǎo)和由色散特性結(jié)果計算耦合阻抗特性的理論推導(dǎo)過程，并具體給出了用ANSYS模擬冷測特性的方法和步驟。對耦合腔慢波結(jié)構(gòu)冷測特性的模擬得到了色散特性曲線和耦合阻抗曲線。這對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、與實驗測試數(shù)據(jù)進行了對比，發(fā)現(xiàn)模擬計算的誤差很小，完全可以滿足耦合腔慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計時誤差允許的范圍。文中也將ANSYS模擬結(jié)果與MAFIA模擬結(jié)果進行了對比，驗證了ANSYS模擬的高精度和高效率的特點。 本文在模擬的基礎(chǔ)上對ANSYS進行了二次開發(fā)，形成了一套專門用于耦合腔行波管慢波結(jié)構(gòu)熱特性和冷測特性分析的軟件。該軟件具有簡單易用的特點，并能保證足夠的計算精度。因此，這套專用計算軟件給行波管設(shè)計人員提供了方便的工具以達到提高設(shè)計