行波管磁场自动测量系统

发布时间：2020-05-06 13:41

【摘要】：行波管由于其宽频带、高增益的特性,已经成为雷达、通信、电子对抗等领域里应用最广泛的微波放大器件,其工作原理是利用电子注将自身能量传递给微波信号从而实现信号放大。但是电子间存在着空间排斥力,若不对其进行约束,必然会烧毁行波管。行波管磁系统就是用来聚焦电子的,它直接影响到行波管的功率、频带宽度和稳定性,对磁系统的轴向磁场强度的分布测量无论是在行波管的设计阶段还是生产组装阶段都有重要意义。国内行波管生产企业采用的传统手动测量磁场的方法存在着测量精度低、测试时间长,测试效率低等问题,因此,研制一套实用的行波管磁系统的轴向磁场自动测试系统对解决上述问题具有非常重要的价值。本文首先深入研究了国内外行波管永磁系统磁场测量方法的进展,分析了各种磁场测量方法的优劣性,并在手动测量的基础上,结合实验室现有条件,确定了行波管磁系统自动测试系统的设计方案。该方案主要分为硬件平台和软件平台的设计。硬件系统包括数据采集子系统、运动控制子系统、固定装置子系统和数据处理子系统,同时根据数据采集的需要设计了一套用于探针和磁系统轴向中心对中的子系统。软件系统包括运动控制模块、用户管理模块、数据采集和显示模块、测量结果处理模块等。本课题以虚拟仪器技术为核心,自动化测量软件的开发与调试都是基于LabWindows/CVI及其函数库。测量人员在测试软件上输入运动控制参数,软件自动生成控制指令并通过串口发送给仪器,从而实现计算机对电控平移台及探针的位置控制和数据采集控制。测量过程中,软件面板会实时显示位置信息和磁场信息,测量结束后,软件会自动输出磁场强度随位置变化的二维曲线结果图。除此以外,所有测试信息都会自动保存在计算机上,方便用户查看与调用。最后,本课题对一个实验样品进行实际测量,并将测量结果导入微波管模拟仿真软件MTSS,利用MTSS和实测磁场数据进行注波互作用数值模拟,然后将结果和外加理论磁场时的结果进行对比,完成误差分析。实验结果表明,本文研制的行波管轴向磁场自动测试系统工作稳定,测量结果准确高效,对于提高行波管生产效率、节约研制成本、提升管子性能等方面具有重要意义。
【图文】：

周期永磁聚焦,结构示意图

磁体的重量和体积的增加，又面临通电线圈无法解决的问题。除此之外，永磁体形成的强烈磁场还会干扰其他元器件的正常运转。为满足军用产品对体积和重量的苛刻要求，研究人员提出了一种新的磁场聚焦结构——周期永磁聚焦系统。与其他结构的磁聚焦系统相比，周期永磁聚焦系统具有如下优点[9]：1) 重量更轻，体积更小。磁钢的内径不必像永磁体一样随行波管长度增加而增大，以中小功率行波管为例，，周期永磁系的体积和质量相较其他磁系统结构可以缩减 80%；2) 杂散磁场被抵消。由于周期磁系统结构的特殊性（磁环相斥或相吸排列）单个磁环产生的杂散磁场会被其他磁环抵消；3) 无功率消耗；4) 磁周期小且磁场强度高。当前使用最广泛的周期永磁聚焦系统结构是轴向磁化相斥排列的周期磁系统，其优势在于结构简单，磁钢和极靴等结构制造工艺成熟，聚焦效果良好[8]，进行流通性调试时简单方便。

磁场测量,技术

图 2-1 磁场测量技术[24]电动势00cosd d BdBe N N S NSdt dt dt = = = 中为磁场方向和线圈法向量的夹角。由于线圈的匝数 N 和横截需计算出感应电动势对时间的求积分运算，便可得到0B 的大小：0cosedtBNS = 据法拉第电磁感应定律，磁通变化是由变化的电流、变化的磁场、流、运动的磁铁及导体在磁场中运动这五种方式引起，因此电磁感方法可大致分为：固定线圈法；抛移线圈法；旋转线圈法；振动线磁感应法测磁场的准确性主要由线圈决定，线圈的几何尺寸就显得想测量某一“点”的磁场强度，探测线圈的横截面积一定要小，这
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN124

【参考文献】