【摘要】：行波管由于其寬頻帶、高增益的特性,已經(jīng)成為雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗等領(lǐng)域里應(yīng)用最廣泛的微波放大器件,其工作原理是利用電子注將自身能量傳遞給微波信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。但是電子間存在著空間排斥力,若不對(duì)其進(jìn)行約束,必然會(huì)燒毀行波管。行波管磁系統(tǒng)就是用來聚焦電子的,它直接影響到行波管的功率、頻帶寬度和穩(wěn)定性,對(duì)磁系統(tǒng)的軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布測(cè)量無論是在行波管的設(shè)計(jì)階段還是生產(chǎn)組裝階段都有重要意義。國(guó)內(nèi)行波管生產(chǎn)企業(yè)采用的傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)量磁場(chǎng)的方法存在著測(cè)量精度低、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng),測(cè)試效率低等問題,因此,研制一套實(shí)用的行波管磁系統(tǒng)的軸向磁場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)解決上述問題具有非常重要的價(jià)值。本文首先深入研究了國(guó)內(nèi)外行波管永磁系統(tǒng)磁場(chǎng)測(cè)量方法的進(jìn)展,分析了各種磁場(chǎng)測(cè)量方法的優(yōu)劣性,并在手動(dòng)測(cè)量的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件,確定了行波管磁系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案主要分為硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)、固定裝置子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng),同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)采集的需要設(shè)計(jì)了一套用于探針和磁系統(tǒng)軸向中心對(duì)中的子系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制模塊、用戶管理模塊、數(shù)據(jù)采集和顯示模塊、測(cè)量結(jié)果處理模塊等。本課題以虛擬儀器技術(shù)為核心,自動(dòng)化測(cè)量軟件的開發(fā)與調(diào)試都是基于LabWindows/CVI及其函數(shù)庫(kù)。測(cè)量人員在測(cè)試軟件上輸入運(yùn)動(dòng)控制參數(shù),軟件自動(dòng)生成控制指令并通過串口發(fā)送給儀器,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)電控平移臺(tái)及探針的位置控制和數(shù)據(jù)采集控制。測(cè)量過程中,軟件面板會(huì)實(shí)時(shí)顯示位置信息和磁場(chǎng)信息,測(cè)量結(jié)束后,軟件會(huì)自動(dòng)輸出磁場(chǎng)強(qiáng)度隨位置變化的二維曲線結(jié)果圖。除此以外,所有測(cè)試信息都會(huì)自動(dòng)保存在計(jì)算機(jī)上,方便用戶查看與調(diào)用。最后,本課題對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,并將測(cè)量結(jié)果導(dǎo)入微波管模擬仿真軟件MTSS,利用MTSS和實(shí)測(cè)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行注波互作用數(shù)值模擬,然后將結(jié)果和外加理論磁場(chǎng)時(shí)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,完成誤差分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文研制的行波管軸向磁場(chǎng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)工作穩(wěn)定,測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確高效,對(duì)于提高行波管生產(chǎn)效率、節(jié)約研制成本、提升管子性能等方面具有重要意義。
【圖文】：

磁體的重量和體積的增加，又面臨通電線圈無法解決的問題。除此之外，永磁體形成的強(qiáng)烈磁場(chǎng)還會(huì)干擾其他元器件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為滿足軍用產(chǎn)品對(duì)體積和重量的苛刻要求，研究人員提出了一種新的磁場(chǎng)聚焦結(jié)構(gòu)——周期永磁聚焦系統(tǒng)。與其他結(jié)構(gòu)的磁聚焦系統(tǒng)相比，周期永磁聚焦系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)[9]：1) 重量更輕，體積更小。磁鋼的內(nèi)徑不必像永磁體一樣隨行波管長(zhǎng)度增加而增大，以中小功率行波管為例，，周期永磁系的體積和質(zhì)量相較其他磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以縮減 80%；2) 雜散磁場(chǎng)被抵消。由于周期磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特殊性（磁環(huán)相斥或相吸排列）單個(gè)磁環(huán)產(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)會(huì)被其他磁環(huán)抵消；3) 無功率消耗；4) 磁周期小且磁場(chǎng)強(qiáng)度高。當(dāng)前使用最廣泛的周期永磁聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是軸向磁化相斥排列的周期磁系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磁鋼和極靴等結(jié)構(gòu)制造工藝成熟，聚焦效果良好[8]，進(jìn)行流通性調(diào)試時(shí)簡(jiǎn)單方便。

圖 2-1 磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)[24]電動(dòng)勢(shì)00cosd d BdBe N N S NSdt dt dt = = = 中 為磁場(chǎng)方向和線圈法向量的夾角。由于線圈的匝數(shù) N 和橫截需計(jì)算出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)時(shí)間的求積分運(yùn)算，便可得到0B 的大�。�0cosedtBNS = 據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，磁通變化是由變化的電流、變化的磁場(chǎng)、流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這五種方式引起，因此電磁感方法可大致分為：固定線圈法；拋移線圈法；旋轉(zhuǎn)線圈法；振動(dòng)線磁感應(yīng)法測(cè)磁場(chǎng)的準(zhǔn)確性主要由線圈決定，線圈的幾何尺寸就顯得想測(cè)量某一“點(diǎn)”的磁場(chǎng)強(qiáng)度，探測(cè)線圈的橫截面積一定要小，這
【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】：2019
【分類號(hào)】：TN124

【參考文獻(xiàn)】

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1 代云韜;;混合總線測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用[J];電子測(cè)試;2013年08期

2 王林梅;甘悹;袁濤;高旭山;王磊;王敬東;張明;;行波管周期永磁聚焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];磁性材料及器件;2012年05期

3 楊旭東;王莉;喬良;李暉;;行波管磁場(chǎng)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];機(jī)電一體化;2011年03期

4 雷濤;王曉明;王明彥;;脈沖懸絲測(cè)磁技術(shù)研究的發(fā)展[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年12期

5 姜智鵬;趙偉;屈凱峰;;磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J];電測(cè)與儀表;2008年04期

6 邱士安;;磁環(huán)的磁場(chǎng)分布測(cè)試研究[J];電訊技術(shù);2006年04期

7 張毅剛;;虛擬儀器技術(shù)介紹[J];國(guó)外電子測(cè)量技術(shù);2006年06期

8 劉平;姜自蓮;江書勇;;行波管磁環(huán)及磁系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)機(jī)械裝置設(shè)計(jì)[J];成都電子機(jī)械高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào);2006年01期

9 楊樂平,苗增良;一種新的模塊化儀器總線標(biāo)準(zhǔn)──PXI[J];測(cè)控技術(shù);1998年05期

10 奚全生;可編程儀器標(biāo)準(zhǔn)命令（SCPI）介紹[J];計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制;1994年01期

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1 邱海艦;行波管非線性特性研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 廖平;行波管電子光學(xué)系統(tǒng)CAD技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2004年

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1 周小社;基于LabVIEW的行波管自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2017年

2 韓佳樂;行波管螺旋線冷參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究[D];電子科技大學(xué);2012年

3 劉轅;耦合腔慢波系統(tǒng)中不連續(xù)性自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的研究[D];電子科技大學(xué);2009年

4 張永晉;多注行波管高頻系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2651356