本文關(guān)鍵詞：某脈沖磁控管電參數(shù)與熱性能的分析與優(yōu)化仿真

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【摘要】：磁控管是微波能應(yīng)用中的一種重要的微波功率源,其為重入式諧振型正交場振蕩器。它相對(duì)于其他真空功率源具有體積小、重量輕、工作電壓低、效率高等特點(diǎn),并且由于其工作可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療等方面。磁控管自二十世紀(jì)二十年代被發(fā)明以后,就得到了廣泛的研究,尤其是在二戰(zhàn)期間,由于雷達(dá)的開始應(yīng)用,磁控管也得到了迅猛的發(fā)展。先后出現(xiàn)了同軸磁控管、注入鎖頻磁控管、捷變頻磁控管等。某ku波段脈沖磁控管是為用戶研制的微波功率源,在研制過程中利用HFSS、ANSYS軟件對(duì)磁控管的電參數(shù)與熱性能分別進(jìn)行了分析與優(yōu)化仿真,從而大大提高了磁控管的工作可靠性,縮短了設(shè)計(jì)周期。本論文首先對(duì)磁控管的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,同時(shí)對(duì)其發(fā)展方向等進(jìn)行了展望。然后對(duì)磁控管的幾個(gè)重要組成部分,包括:諧振系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、能量輸出系統(tǒng)、陰極組件等分別進(jìn)行了分析研究,其主要內(nèi)容包括:1、對(duì)磁控管互作用空間尺寸進(jìn)行了計(jì)算和選取;利用HFSS高頻仿真軟件建立諧振系統(tǒng)的仿真模型,并對(duì)不同深度比的諧振系統(tǒng)進(jìn)行仿真,得出最優(yōu)化的諧振腔尺寸;對(duì)諧振系統(tǒng)加入極靴,仿真極靴的加入對(duì)磁控管振蕩頻率及模式分隔的影響,然后通過仿真優(yōu)化,并得出最優(yōu)化的的極靴形狀;2、對(duì)磁控管的能量輸出系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇了雙脊波導(dǎo)做為阻抗變換器,并通過經(jīng)驗(yàn)公式確定其具體尺寸。然后選擇圓盒形窗為能量輸出窗,利用HFSS高頻仿真軟件建立仿真模型,對(duì)不同的輸出窗尺寸進(jìn)行仿真計(jì)算,經(jīng)過不斷優(yōu)化,選擇最優(yōu)傳輸性能及端口駐波的模型尺寸;3、對(duì)磁控管諧振系統(tǒng)進(jìn)行了熱性能分析計(jì)算,用ANSYS仿真軟件對(duì)其進(jìn)行熱仿真,確定其是否具有合適熱性能分布,然后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證;選擇適當(dāng)?shù)年帢O組件類型,并利用ANSYS仿真軟件建立仿真模型對(duì)其進(jìn)行熱仿真,確定其陰極溫度及表面溫度分布是否均勻,然后利用試驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)過對(duì)磁控管各部分的不斷優(yōu)化,使各系統(tǒng)都達(dá)到了較佳的性能。通過裝配、冷測、排氣、老煉等過程,然后進(jìn)行測試,磁控管各指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
【關(guān)鍵詞】：磁控管 注波互作用 電性能分析 熱分析
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN123
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 磁控管的發(fā)展史10-11
• 1.2 磁控管的分類及現(xiàn)狀介紹11-14
• 1.2.1 連續(xù)波磁控管11-12
• 1.2.2 同軸磁控管12-13
• 1.2.3 鎖頻鎖相磁控管13
• 1.2.4 相對(duì)論磁控管13-14
• 1.2.5 回旋磁控管14
• 1.3 磁控管的發(fā)展展望14-15
• 1.4 本文研究的意義及主要工作15-16
• 1.4.1 課題意義15
• 1.4.2 主要工作15-16
• 第二章 磁控管的工作原理及總體方案設(shè)計(jì)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 靜態(tài)磁控管中的電子運(yùn)動(dòng)16-21
• 2.1.3 磁控管中的自激振蕩21-23
• 2.2 ku波段磁控管的設(shè)計(jì)23-24
• 2.2.1 ku波段磁控管設(shè)計(jì)方案23
• 2.2.2 互作用空間的設(shè)計(jì)計(jì)算23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 高頻諧振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與仿真25-37
• 3.1 諧振系統(tǒng)的作用及原理25-30
• 3.1.1 磁控管的諧振模式26-28
• 3.1.2 諧振系統(tǒng)的諧振頻率28-30
• 3.2 ku波段磁控管高頻諧振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與仿真30-35
• 3.2.1 不同深度比的模式分隔度32-33
• 3.2.2 端部空間對(duì)系統(tǒng)諧振特性的影響33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-37
• 第四章 能量輸出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與仿真37-50
• 4.1 波導(dǎo)性阻抗變換器37-39
• 4.1.1 雙脊波導(dǎo)變換器的設(shè)計(jì)37-39
• 4.2 能量輸出窗的設(shè)計(jì)計(jì)算與仿真優(yōu)化39-49
• 4.2.1 能量輸出窗的設(shè)計(jì)計(jì)算39-42
• 4.2.2 輸出窗的仿真優(yōu)化42-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 諧振系統(tǒng)及陰極組件的熱分析50-63
• 5.1 ANSYS軟件介紹及其應(yīng)用50-55
• 5.1.1 ANSYS軟件功能50-51
• 5.1.2 ANSY軟件結(jié)構(gòu)51-52
• 5.1.3 熱分析模塊52-55
• 5.2 諧振系統(tǒng)的熱分析及仿真55-59
• 5.3 陰極的設(shè)計(jì)與仿真59-62
• 5.3.1 模型建立與仿真59-61
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)測量61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 測試結(jié)果與分析63-65
• 第七章 結(jié)論65-67
• 7.1 工作總結(jié)65-66
• 7.2 工作展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 附錄70-75

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