螺旋線行波管慢波結構的熱分析研究.pdf

1、行波管作為目前使用較為普遍的一類微波放大器件，具有高功率、寬頻帶、大增益等特點，大量應用于電子對抗、雷達及通信領域。由于軍事裝備性能的不斷完善，促使行波管不斷向更寬的頻帶發(fā)展；同時設備對靈活性的需求，使得微型化行波管的研發(fā)變得極為重要。寬頻帶、大功率、小型化都將導致更高的熱負載，影響到行波管的使用壽命和可靠性，因此對行波管進行熱性能分析具有極其重要的意義。
　　本文以傳熱學理論為依據(jù)，通過理論分析與仿真軟件相結合，對行波管的慢波結

2、構進行熱形變和高頻特性分析，最終設計了一款散熱能力得到明顯改善的行波管慢波結構。本文的主要工作有：
　　1.行波管慢波結構的熱性能及高頻特性研究，包括：熱力學第一定律、傳熱學基本原理、接觸熱阻、慢波結構的產熱與傳遞、高頻特性以及熱分析的有限元理論和ANSYS軟件介紹。
　　2.扇形夾持桿慢波結構的熱及形變分析。以熱力學基礎知識為理論依據(jù)，結合有限元（FEM)理論，利用仿真軟件ANSYS對慢波結構進行熱分析，仿真結果以溫度分布

3、圖的形式顯示；然后使用ANSYS的熱-結構耦合模塊，將熱仿真的結果作為負載，作用到結構單元上，對其進行形變分析，得到高溫下各組件的形變位移圖。在進行熱研究時：重點研究了接觸熱阻問題，對兩種不同的熱阻處理方法進行了深入研究及對比。在處理形變分析時，通過 MTSS軟件計算慢波結構的高頻參數(shù)，論證熱形變對行波管性能的影響。
　　3.高散熱慢波結構的設計與優(yōu)化。分別從降低系統(tǒng)產熱和提高系統(tǒng)散熱兩個方面進行考慮，從夾持組件的材料、形狀、翼片

4、、表面覆膜四個角度出發(fā)，利用ANSYS軟件對同一型號的行波管進行仿真求解，綜合散熱能力及高頻特性兩個方面，設計了一款散熱能力得到大幅度提高的慢波結構，并對其進行了高溫下的形變研究。其中：在螺旋線表面覆膜研究時，考慮到覆膜材料對高頻特性的影響，僅對產熱較為集中的后半段進行覆膜處理；對于綜合熱分析結果以及行波管理論兩方面而設計的環(huán)T型夾持結構，利用MTSS計算其色散特性、耦合阻抗，對比不同尺寸對高頻參數(shù)的影響，進而確定各組件的具體尺寸，并對