某脉冲磁控管电参数与热性能的分析与优化仿真

发布时间：2017-10-31 00:14

  本文关键词：某脉冲磁控管电参数与热性能的分析与优化仿真

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【摘要】：磁控管是微波能应用中的一种重要的微波功率源,其为重入式谐振型正交场振荡器。它相对于其他真空功率源具有体积小、重量轻、工作电压低、效率高等特点,并且由于其工作可靠、成本低等优点,被广泛应用在军事、农业、工业、医疗等方面。磁控管自二十世纪二十年代被发明以后,就得到了广泛的研究,尤其是在二战期间,由于雷达的开始应用,磁控管也得到了迅猛的发展。先后出现了同轴磁控管、注入锁频磁控管、捷变频磁控管等。某ku波段脉冲磁控管是为用户研制的微波功率源,在研制过程中利用HFSS、ANSYS软件对磁控管的电参数与热性能分别进行了分析与优化仿真,从而大大提高了磁控管的工作可靠性,缩短了设计周期。本论文首先对磁控管的发展历史、研究现状进行了介绍,同时对其发展方向等进行了展望。然后对磁控管的几个重要组成部分,包括:谐振系统、磁路系统、能量输出系统、阴极组件等分别进行了分析研究,其主要内容包括:1、对磁控管互作用空间尺寸进行了计算和选取;利用HFSS高频仿真软件建立谐振系统的仿真模型,并对不同深度比的谐振系统进行仿真,得出最优化的谐振腔尺寸;对谐振系统加入极靴,仿真极靴的加入对磁控管振荡频率及模式分隔的影响,然后通过仿真优化,并得出最优化的的极靴形状;2、对磁控管的能量输出系统进行了介绍。首先根据设计要求选择了双脊波导做为阻抗变换器,并通过经验公式确定其具体尺寸。然后选择圆盒形窗为能量输出窗,利用HFSS高频仿真软件建立仿真模型,对不同的输出窗尺寸进行仿真计算,经过不断优化,选择最优传输性能及端口驻波的模型尺寸;3、对磁控管谐振系统进行了热性能分析计算,用ANSYS仿真软件对其进行热仿真,确定其是否具有合适热性能分布,然后进行试验验证;选择适当的阴极组件类型,并利用ANSYS仿真软件建立仿真模型对其进行热仿真,确定其阴极温度及表面温度分布是否均匀,然后利用试验验证。经过对磁控管各部分的不断优化,使各系统都达到了较佳的性能。通过装配、冷测、排气、老炼等过程,然后进行测试,磁控管各指标都达到了设计要求。
【关键词】：磁控管 注波互作用 电性能分析 热分析
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN123
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 磁控管的发展史10-11
• 1.2 磁控管的分类及现状介绍11-14
• 1.2.1 连续波磁控管11-12
• 1.2.2 同轴磁控管12-13
• 1.2.3 锁频锁相磁控管13
• 1.2.4 相对论磁控管13-14
• 1.2.5 回旋磁控管14
• 1.3 磁控管的发展展望14-15
• 1.4 本文研究的意义及主要工作15-16
• 1.4.1 课题意义15
• 1.4.2 主要工作15-16
• 第二章 磁控管的工作原理及总体方案设计16-25
• 2.1 磁控管工作原理16-23
• 2.1.1 工作原理概述16
• 2.1.2 静态磁控管中的电子运动16-21
• 2.1.3 磁控管中的自激振荡21-23
• 2.2 ku波段磁控管的设计23-24
• 2.2.1 ku波段磁控管设计方案23
• 2.2.2 互作用空间的设计计算23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 高频谐振系统的设计分析与仿真25-37
• 3.1 谐振系统的作用及原理25-30
• 3.1.1 磁控管的谐振模式26-28
• 3.1.2 谐振系统的谐振频率28-30
• 3.2 ku波段磁控管高频谐振系统的设计分析与仿真30-35
• 3.2.1 不同深度比的模式分隔度32-33
• 3.2.2 端部空间对系统谐振特性的影响33-35
• 3.3 本章小结35-37
• 第四章 能量输出系统的设计分析与仿真37-50
• 4.1 波导性阻抗变换器37-39
• 4.1.1 双脊波导变换器的设计37-39
• 4.2 能量输出窗的设计计算与仿真优化39-49
• 4.2.1 能量输出窗的设计计算39-42
• 4.2.2 输出窗的仿真优化42-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 谐振系统及阴极组件的热分析50-63
• 5.1 ANSYS软件介绍及其应用50-55
• 5.1.1 ANSYS软件功能50-51
• 5.1.2 ANSY软件结构51-52
• 5.1.3 热分析模块52-55
• 5.2 谐振系统的热分析及仿真55-59
• 5.3 阴极的设计与仿真59-62
• 5.3.1 模型建立与仿真59-61
• 5.3.2 实验测量61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 测试结果与分析63-65
• 第七章 结论65-67
• 7.1 工作总结65-66
• 7.2 工作展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 附录70-75

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本文编号：1119952