【摘要】：行波管具有頻帶寬、功率大、效率高等特點,在國防裝備和人民的日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。近年來隨著行波管計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)的快速發(fā)展,微波真空器件性能也得到了大幅提高。本學(xué)位論文在“螺旋線行波管高頻系統(tǒng)的仿真設(shè)計與實現(xiàn)”課題項目的指導(dǎo)下,基于多本行業(yè)教科書和國內(nèi)外最新的文獻,運用三維仿真軟件對螺旋線行波管輸能系統(tǒng)和高頻注波互作用系統(tǒng)進行了仿真優(yōu)化工作。1.本論文采用三維仿真軟件CST對輸能系統(tǒng)的駐波進行模擬。在模擬前先對該軟件進行了簡要介紹,分析了該軟件的三種求解方法,最后結(jié)合傳輸線特性阻抗的定義編寫一套后處理程序,運用于駐波分析。對高頻注波互作用系統(tǒng)本論文采用的是由電子科技大學(xué)所編寫的MTSS軟件。該軟件主要是針對行波管開發(fā),使用簡便,計算精度高,對該軟件的構(gòu)架和模擬器做了簡要介紹。2.針對寬帶螺旋線行波管輸能系統(tǒng)的研究。在行波管傳輸理論的基礎(chǔ)上,結(jié)合國外一只較為成熟的螺旋線行波管TH3968的輸能系統(tǒng),運用三維仿真軟件CST設(shè)計并優(yōu)化出一種駐波更小、結(jié)構(gòu)更簡單的新型輸能結(jié)構(gòu)。通過裝管驗證,仿真計算結(jié)果和實測結(jié)果基本一致,且全頻帶駐波在1.5左右,滿足了寬帶螺旋線行波管的需求。3.針對空間螺旋線行波管高頻注波互作用系統(tǒng)的研究。在研究了各種注波互作用的設(shè)計參量和如何提高注波互作用效率的方法后,結(jié)合多篇國內(nèi)外最新的文獻獨立設(shè)計了一只空間行波管注波互作用結(jié)構(gòu),并運用三維仿真軟件MTSS進行了多次仿真優(yōu)化。將最好的優(yōu)化結(jié)果裝管驗證,實測結(jié)果和仿真結(jié)果基本一致,達到了研制要求。不僅如此,本論文還對空間行波管的非線性指標(biāo)進行了優(yōu)化工作,同樣取得了較好的效果。4.本論文分別運用兩種三維仿真軟件對螺旋線行波管的兩個關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。實驗表明,利用三維仿真軟件對行波管結(jié)構(gòu)進行模擬是一種快速,有效的優(yōu)化手段,且實測結(jié)果和軟件計算結(jié)果基本吻合,運用此方法不僅能夠大大縮短行波管的研制周期,還能降低研制費用。
[Abstract]:Traveling wave tube (TWT) is widely used in national defense equipment and people's daily life because of its wide bandwidth, high power and high efficiency. In recent years, with the rapid development of (CAD) technology, the performance of microwave vacuum devices has been greatly improved. Under the guidance of the project "Simulation Design and realization of Helical TWT High Frequency system", this dissertation is based on many industry textbooks and the latest literature at home and abroad. Three dimensional simulation software is used to simulate and optimize the helical traveling wave tube energy transmission system and the high frequency beam-wave interaction system. 1. In this paper, three-dimensional simulation software CST is used to simulate the standing wave of energy transmission system. Before the simulation, the software is introduced briefly, and three methods of solving the software are analyzed. Finally, a set of post-processing program is compiled in combination with the definition of characteristic impedance of transmission line, which is applied to standing wave analysis. The high frequency beam-wave interaction system is composed of MTSS software developed by the University of Electronic Science and Technology. The software is mainly developed for traveling wave tube. It is easy to use and has high calculation precision. The framework and simulator of the software are briefly introduced. 2. The research on the energy transmission system of broadband helical traveling wave tube is presented in this paper. Based on the theory of traveling wave tube (TWT) transmission, a new type of energy transmission structure with smaller standing wave and simpler structure is designed and optimized by using 3D simulation software CST. The simulation results are in good agreement with the measured results, and the standing wave in the whole frequency band is about 1.5, which satisfies the requirement of the broadband helical traveling wave tube (TWT). The high frequency beam-wave interaction system of space helix traveling wave tube is studied. After studying various design parameters of beam-wave interaction and how to improve the efficiency of beam-wave interaction, an independent structure of beam-wave interaction in a space traveling-wave tube is designed in combination with the latest literatures at home and abroad. Three-dimensional simulation software MTSS is used to optimize the simulation. The best optimized results are piped and verified. The measured results are in good agreement with the simulation results, which meet the requirements of the development. Moreover, the nonlinear index of space traveling wave tube is optimized in this paper, and good results are obtained. 4. In this paper, two kinds of three-dimensional simulation software are used to study the two key techniques of helical traveling wave tube (TWT). The experimental results show that the simulation of TWT structure by using 3D simulation software is a fast and effective optimization method, and the measured results are in good agreement with the calculated results of the software. This method can not only greatly shorten the development period of TWT. It can also reduce the cost of research and development.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN124

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本文編號：2291439