行波管电子枪及收集极的热分析研究

发布时间：2017-12-09 09:22

  本文关键词：行波管电子枪及收集极的热分析研究

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【摘要】：行波管具有工作频带宽,输出功率大,效率高,环境适应性强等一系列优点,是目前广泛使用的大功率微波放大器件。由于热特性影响着行波管的工作性能,热分析成为了行波管研制中重要的一部分。随着微波管CAD技术的飞速发展,在行波管的设计过程中使用软件模拟行波管温度分布并指导设计就显得十分必要。论文的主要内容如下:1.行波管电子枪的热分析论文中研究了行波管工作于自然环境中与真空环境中,电子枪需采用不同的热边界条件设置,使用ANSYS软件分别计算了两种工作环境下电子枪的温度分布,重点观察了阴极的温度以及阴极中心的温度随着时间的变化。对于工作在真空中的电子枪,本文计算发现真空温度在-50摄氏度到80摄氏度之间改变时,阴极中心温度变化不超过0.5摄氏度。接着使用间接耦合的方法计算了整个电子枪的形变值,结合软件MTSS计算发现阴极、控制极、阳极的热形变对电子枪影响较大,使电子枪阴极发射总电流、注腰位置、注腰半径都有增大,注腰半径变化最大。整体比较了电子枪工作于自然环境中和真空环境中散热能力的差异,结论是自然环境中散热能力强些。在热丝上施加某同一热生成率(单位W/mm3)时,计算发现工作于自然环境中的电子枪阴极温度比工作于真空环境中电子枪阴极的温度低2摄氏度。接着在ANSYS中建立完整电子枪模型与简化电子枪模型(仅含阴极、阴极筒、热丝)进行热分析,发现两种情况下,要使得阴极表面获得大致相同的温度,施加在热丝上的热生成率相差很大。本文还研究了在ANSYS中建立电子枪模型时,热丝形状对最终计算结果的影响,结论是在热丝上施加相同的功率,其他设置保持不变,热丝形状对计算结果影响很小。在电子枪的内部设置了两组辐射对,本文计算了两组辐射对相应的环境温度的改变对电子枪温度分布的影响。2.行波管收集极的热分析论文中使用MTSS软件计算得到收集极内表面的能量(热耗)分布,研究了收集极内表面均匀热流密度分布与非均匀热流密度分布的求解方法。对同一单级降压收集极模型,在ANSYS中计算了在收集极内表面加载这两种热流密度得到的温度分布,结果显示:两者总体温度分布大致相同,在收集极内表面加载非均匀热流密度分布时,计算结果表明收集极铜结构的高温在收集极末端。
【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】：TN124

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本文编号：1269879