螺旋线行波管慢波结构散热性能的发展现状

行波管是一种具有宽频带的微波管,它自发明以来已有60多年的历史,至今仍广泛应用于通信、雷达系统和电子对抗。随着卫星通信技术的快速发展,对高性能的大功率行波管的需求越来越迫切,而大功率伴随着更高的热损耗,因此,对其散热性能的研究是一项重要的工作。国内外专家学者对此做了大量的研究,本文综合叙述了目前行波管慢波组件材料和结构、组装方式以及接触热阻的研究现状,并总结了一些散热性能的评价方法。     

毫米波行波管的新进展

毫米波行波管是使用最多的一种毫米波真空电子器件，是各种毫米波系统发射机的关键部件。本文较全面地介绍近几年来毫米波行波管的最新进展，并着重介绍几种新型毫米波行波管的慢波结构。包括螺旋线型沟道梯形慢波结构、耦合腔型双直线耦合通道梯形慢波结构、单交错式梯形电路和双交错式梯形电路以及同轴行波管结构。     

S波段50KW脉冲功率行波管

本文阐述了S波段50kW荫影栅栅控脉冲功率行波管(649)的研制,着重阐述了环杆结构。给出行波管性能参数的实际数据以及产生和设计考虑四种高频振荡及解决措施,尤其在枪区振荡引起非正常频谱。实验证明环杆结构在高功率下应用的可行性。     

螺旋线慢波结构损耗特性研究

本文采用了与其他作者不同的理论模型和计算方法,对螺旋线慢波结构损耗准确的理论分析,考虑了介质夹持杆,管壳和螺旋线金属电导率对损耗的影响。在ＨＰ８５１０矢量网络分析仪上对两种结构的损耗进行了测量,并对螺旋线与能量耦合器之间的阻抗失配引起的误差进行了修正。理论结果与测量结果有较好的一致性。     

螺旋线行波管慢波结构热特性计算专用软件开发

针对行波管慢波结构热分析的必要性,介绍了螺旋线慢波结构的热产生机理,结合ANSYS软件设计了可对不同翼片加载和不同形状夹持杆的螺旋线慢波结构进行热特性分析的专用仿真环境。利用该仿真环境,用户可以在不掌握ANSYS软件的情况下对螺旋线行波管慢波结构的热特性进行模拟计算。     

0.22 THz折叠波导行波管设计

在一支0.22 THz折叠波导行波管样管的模拟设计和实验研究基础上,对该样管进行了优化设计。对慢波损耗特性、慢波结构的尺寸冗余度进行了研究,对结构加工进行了进一步的考虑,对样管的实验研究进行了详细讨论并论述了新慢波结构的设计。采用HFSS软件结合大信号理论计算进行模拟,结果表明,折叠波导行波管的输出功率不低于100 mW,带宽不低于5 GHz。     

用于行波管螺旋慢波组件的挤压新方法

在螺旋慢波结构行波管制作中，螺旋慢波组件冷挤压是其中工序之一。本文提出了一种用于行波管螺旋慢波组件的挤压新方法并自制了相应的冷挤压设备样机。该设备可以用于以弹压法制作行波管的螺旋慢波结构，能够满足行波管的工艺要求，所制作慢波组件在一致性上有所提高。     

行波管慢波系统的新进展—全金属慢波结构

作为大功率，中等带宽行波管用慢波线，全金属慢波系统具有突出的优越性，尤其适合在毫米波行波管中的应用。本文论述了各种新型全金属慢波结构的发展动态，着重介绍了螺旋槽慢波线的基本理论，提出了在我国开展这一领域研究的必要性。     

螺旋线行波管慢波系统的综合热分析法

该文提出了一种研究螺旋线行波管慢波系统散热性能的综合分析方法。该方法以一定的预备实验为前提条件,利用理论公式推算出接触处的界面热阻率,使用仿真软件进行精确的模拟研究。该方法可以准确的反映慢波系统的散热性能,可以降低实验成本,节约材料,节省实验时间。通过对采用氧化铍夹持杆、氮化硼夹持杆和镀铜螺旋线的慢波组件的研究,验证了该方法的一致性和可行性。     

C波段80 W空间行波管的研制

针对C波段80 W空间行波管进行了优化设计。利用微波管模拟器套装(MTSS)模拟高频慢波结构、注波互作用,运用CST软件模拟了磁系统和输能耦合系统,在输能结构的设计中考虑了微放电效应,设计窗的功率阈值远远大于欧空局8 dB设计要求,降低了管子工作时因微放电而造成损坏的风险。通过MTSS着重优化了高频方案,最终制管完成测试,获得了输出功率大于80 W,效率大于65%,相移小于45°,AM/PM转换系数小于3.5°/dB。     

基于改进遗传算法的X波段驻波加速结构优化

针对X波段驻波轴耦合加速管设计,本文提出一种基于改进遗传算法的加速结构多参数自动优化方法。该方法采用MATLAB与电磁仿真软件CST协同,将结构的多个参量进行同时优化,以求得高有效分流阻抗的加速腔结构尺寸。该方法与传统单变量优化方法相比较,可大大节省优化时间,提高了设计效率,同时增加了保持腔体工作频率不变的功能,优化过程中自动调整工作频率至9300MHz,与CST自带遗传优化算法相比更加准确,并缩短了约49.3%的优化时间。对所优化的加速结构进行了加工测试,测试结果验证了优化方案的正确性。     

基于混合遗传算法的多目标问题规划

遗传算法在问题优化中的应用已有了许多研究，但对于大型多目标规划问题而言，由于其问题特性和计算量大而限制了遗传算法的应用。为探索新的问题求解方法，提出了一种基于遗传算法和梯度算法的问题优化混合算法。用梯度法每次迭代得到的结果来改进遗传算法的群体，而用遗传算法的最优个体与梯度算法的迭代解相比较，选择其中的最优点作为梯度法下一步迭代的初始点。通过保持迭代过程的最优解，加快了搜索速度，并保证收敛于全局最优解。算例表明该方法兼具遗传算法的全局搜索能力和梯度算法的局部搜索的特点，且具有良好的工程适应性。     

螺旋线行波管薄膜衰减器高频衰减特性的研究

利用HFSS仿真软件对螺旋线行波管中衰减器的衰减量分布情况进行了模拟分析。由于直接模拟螺旋线行波管中不同涂碳层厚度下衰减器的衰减分布情况难度大,计算量大,涂碳厚度不易模拟,因此,本文利用等效替换的方法进行了模拟计算,通过对单根夹持杆进行波导测试,获得S21,找到不同S21下的等效体电率或损耗角正切,并将他们对应的这些材料替换到行波管内,计算相应的衰减常数,得出不同位置下的衰减常数。     

卫星通信行波管发展现状及趋势

卫星通信是人类重要的通信方式,人类不断增长的通信需求不断促进卫星通信的发展。本文根据卫星通信的特点简要介绍了广泛应用于卫星通信中的空间行波管和地面通信行波管的现状及发展趋势。     

螺旋线行波管中场的数值分析

该文对螺旋线行波管中的场进行了数值分析。研究表明数值求解时主从边界条件的位置决定场传播的方向,螺旋线旋转方向决定场的旋转变化方向。螺旋线外各类夹持杆和翼片对螺旋线内部场分布影响很小,场基本随贝塞尔函数分布,但耦合阻抗变化较大,这主要是由于场受螺旋线外结构影响而影响功率分配。同时,对场的各次空间谐波的研究,特别是零次和负一次空间谐波,有利于准确地求解各次空间谐波的耦合阻抗,对提高螺旋线行波管放大器和返波振荡的大信号注波互作用计算的准确性有重要的意义。     

基于遗传算法的微波电路优化方法

根据遗传算法的基本理论,并结合微波电路优化设计的特点,对传统遗传算法的部分操作提出了改进措施。将其与DFP算法相结合,研制出能够较好收敛到最优值的算法。应用于微波电路CAD中,证明了其有效性和实用性。     

用ANSYS软件对行波管收集极进行辐射热分析

着重介绍了ANSYS有限元分析软件在行波管收集极辐射热分析方面的工作，辐射热分析的结论可以为实际中收集极的设计工作提供一些参考和依据。     

Q波段行波管的螺旋线结构的热分析

通过ANSYS软件仿真模拟和理论计算相结合的方法对Q波段行波管的螺旋线结构的散热系统进行了热分析,建立了准确的ANSYS模型,仿真模拟结果和理论计算结果较为一致,从而得到了一些有设计参考价值的散热数据。并在该模型的基础上分析了接触热阻对螺旋线温升的影响,为进一步的优化设计提供了一个参考。     

螺旋线行波管的三维互作用仿真方法研究

采用了CST工作室套装TM电磁仿真软件对一个典型的Ku波段螺旋线行波管的电子枪、磁聚焦系统、慢波结构和注一波互作用的非线性过程进行了三维的静电场、静磁场、粒子跟踪、本征模、粒子模拟的仿真和分析,得到了该行波管电子枪导流系数、慢波结构冷测特性以及输出功率和增益等参数,仿真所得数据与实测数据相符,证明了三维数值仿真全管的可行性,为后期设计和优化奠定基础。     

遗传算法及其在PID参数优化中的应用

遗传算法是一种基于自然选择和遗传机理的随机搜索与全局优化的方法。近年来,遗传算法的研究日益成熟,并已成功应用于机器学习、过程控制、经济预测等诸多领域。首先探讨了遗传算法的基本原理及其特点,然后将其应用于PID控制器的参数优化中,仿真实验表明该方法是可行的。