行波管阴极组件动态热耗散分析及优化设计

阴极作为行波管的“心脏”，其内部结构的热耗散是影响行波管预热时问的关键问题，热传导和热辐射是引起阴极组件内部热耗散的最重要因素。建立了阴极组件热状态有限元分析方程，利用有限元ANSYS软件对阴极组件动态热耗散进行模拟分析。提取热流矢量图及温度分布图，并获得阴极达到稳态的预热时间。对实际样品进行实验验证，证明了有限元模拟方法是可行的。基于瞬态热模拟分析结果，优化设计了阴极组件中关键部件的结构及材料，有效地缩短了阴极预热时间，提高了行波管快速反应能力。     

电阻点焊技术在行波管电子枪研制中的应用北大核心CSCD

电阻点焊技术是行波管电子枪研制过程中的关键工艺技术。本文首先从行波管电子枪常用的点焊材料、点焊结构与方法、检验方法几个方面,详细描述了电阻点焊技术的应用现状;然后从行波管电子枪的电子光学设计要求、热力学性能等分析了产生这种应用的技术背景;最后,针对上述应用中一些典型的困难,基于一些团队的研究成果,提出了部分解决方案、技术方向和可能被忽略的技术空白。希望从业人员能够从中学到经验,提升行波管电子枪的电阻点焊水平。     

电阻点焊技术在行波管电子枪研制中的应用

电阻点焊技术是行波管电子枪研制过程中的关键工艺技术。本文首先从行波管电子枪常用的点焊材料、点焊结构与方法、检验方法几个方面,详细描述了电阻点焊技术的应用现状;然后从行波管电子枪的电子光学设计要求、热力学性能等分析了产生这种应用的技术背景;最后,针对上述应用中一些典型的困难,基于一些团队的研究成果,提出了部分解决方案、技术方向和可能被忽略的技术空白。希望从业人员能够从中学到经验,提升行波管电子枪的电阻点焊水平。     

星载行波管高效率、高可靠阴极热子组件研究

阴极热子组件是星载行波管的核心部件,其性能的好坏直接影响到整管的性能和寿命。由于星载行波管工作环境特殊,要求在保证阴极正常工作的前提下,尽可能地降低阴极热子组件的加热功率以提高阴极热子组件可靠性、延长阴极热子组件寿命,同时阴极热子组件必须具有良好的抗振性能。本文利用ANSYS有限元软件对某星载脉冲行波管栅控电子枪阴极热子组件进行了热学和结构动力学性能分析和研究,通过优化阴极热子组件支撑结构和尺寸,降低了它的加热功率,并进行了热学实验验证;同时为了保证其力学可靠性,分析了阴极热子组件在随机振动条件下的力学性能。研究结果表明,新阴极热子组件结构加热功率由10.50 W降低至8.21 W,轴向尺寸缩短了45.4%,满足某星载行波管小型化的需求,结构同时符合抗机械振动性能的要求。     

利用电子注测量分析系统研究Ka波段空间行波管用双阳极电子枪性能

空间行波管的性能很大程度上依赖于电子枪的电子注,为获得实际的电子枪电子注分布参数,优化行波管电子光学系统,本文采用电子注测量分析系统对Ka波段空间行波管用双阳极电子枪进行了测量与分析实验,分别对该电子枪电子注导流系数、截面电流密度、射程、注腰半径以及发射度等参数随聚焦极偏压、灯丝热子功率的变化进行了仔细分析。将测试数据与制管实测结果以及MTSS软件优化设计结果进行比较,获得了较好的一致性。结果表明,电子注测量与分析数据对行波管实际制管与调试提供了良好的参考依据。     

高效率、高可靠阴极热子组件结构开槽方案研究

阴极热子组件作为星载行波管的电子注源,要求它具备优良的热、力特性,以满足星载行波管高效率、高可靠、长寿命的需求。本文利用ANSYS有限元软件对星载行波管阴极热子组件结构进行了热模拟,并完成了热测实验,实验结果表明,阴极温度计算精度在5%以内,结构整体的温度计算误差在72℃以内,验证了热模型的可靠性。进一步的,理论研究并数值模拟了阴极支持筒开槽方案及关键开槽参量对结构热效率和力学可靠性的影响,提出了开槽方案的设计方法。最后,对现结构开槽方案进行了优化设计,模拟结果表明,优化后的阴极热子组件结构热效率提高了15.2%,同时结构满足力学试验的要求。     

一种新型螺旋带慢波结构行波管的研究

随着电子设备对螺旋带行波管功率的需求，设计大功率螺旋带行波管越来越重要。本文介绍了一种新型螺旋带慢波结构——变内径螺旋带慢波结构，给出了软件模拟实例，并对于这种结构行波管的稳定性作了分析，证明了变内径慢波结构用来设计千瓦级大功率行波管的可行性。     

《中国工程科学》2005年第7卷第1期要目预告

降低油耗减少排放实现我国汽车产业的健康发展曹湘洪………………………………从定性到定量综合集成法的形成与发展献给钱学森院士 93寿辰卢明森……………支持科学决策和咨询的技术———思维系统工程戴汝为……………………Chebyshev多项式在锚链分析在的应用滕　斌等………………………………………自振空化射流研究与应用李根生等………………行波管电子枪热状态模拟和分析赵兴群等………颗粒物面源模式计算方法谷　清等………………区间灰数表征与算法改进及其GM (1,1)模型应用研究方志耕等………………………卫星热控系统故障建模与…     

Ka波段空间行波管双阳极电子枪设计与优化

利用EGUN软件设计了一把导流系数为0.07μP的Ka波段空间行波管双阳极电子枪。该枪为皮尔斯型电子枪,双阳极分别为控制阳极(2.58 kV)和离子拒止阳极(9 kV)。该设计应用综合迭代法的计算结果进行初步设计,通过调整设计第一阳极,建立考虑导流系数、注腰半径和层流性的电子注性能优化目标函数,应用量子粒子群算法结合MATLAB与EGUN软件对电子枪阳极头位置进行了优化,优化结果满足了空间行波管对电子注的注腰半径和层流性的设计要求。     

行波管中高温平板结构动力学响应预报

研究热噪声复合载荷作用下结构的动力学响应对高超声速飞行器结构的设计具有重要的指导意义,实验室多采用高温行波管进行热噪声复合试验研究,本文针对行波管中高温平板结构动力学响应预示方法进行研究。选取四边固支C/Si C材料平板为研究对象,首先研究热效应对平板结构固有模态特性的影响,然后在平板表面施加一维行波声载荷模拟行波管中声场,利用解析方法求解结构在热噪声复合载荷下的动力学响应。结果表明,在加热过程中平板固有频率先减小至极小值,而后逐渐回升。在固有频率下降阶段,材料弹性模量减小和热应力对于结构刚度的软化效应强于热变形的硬化效应;在固有频率回升阶段,热变形的硬化效用起决定性作用。线性响应范围内,平板在热噪声复合载荷下的加速度响应特性取决于其热模态。     

螺旋线行波管慢波组件散热性能的研究进展

螺旋线行波管具有宽频带、高增益和高功率等优点,当今被大量应用于卫星通信系统、电子对抗系统和雷达系统。慢波组件是螺旋线行波管的关键组成部分,它的性能优劣直接决定着整管水平。慢波组件的散热性能不仅是决定行波管平均输出功率的主要因素,也是直接影响行波管工作稳定性与可靠性的重要因素。本文针对螺旋线行波管慢波组件,总结了螺旋线慢波组件散热性能的实验测试方法和理论分析方法,分析了影响散热性能的各种因素和各种改善方法。分析比较了不同材料的螺旋线、管壳和夹持杆,不同结构的夹持杆和管壳,不同组件装配方法对慢波组件散热性能的影响。介绍了将金刚石和纳米材料等新型材料应用于螺旋线慢波组件的研究进展。     

行波管用阴极表面黑斑现象的电子显微分析

针对行波管用阴极表面异常的黑斑现象,利用扫描电镜( SEM)和X射线能谱仪(EDS)对阴极的不同微区进行了对比分析,查找黑斑产生的原因,并对其对阴极发射性能造成的影响进行了探讨.结果表明,行波管内真空度下降,阴极中的发射物质与空气中的水汽和氧气反应,随着工作时间的延长,最终导致黑斑的出现.黑斑的出现严重影响阴极的发射性能,这对行波管的封装可靠性提出了较高的要求.     

The structure and phase change of a molybdenum grid coated with silicon and carbon composite thin films annealed at high temperature

Si-C composite thin films were deposited onto molybdenum substrates by radio-frequency magnetron sputtering. In order to simulate the working conditions of a grid contaminated by the active electron emission substance BaO from the hot cathode of a pulse-controlled grid travelling-wave tubes (TWTs), BaO layers were chemically deposited on the surface of the Si-C films. The structure and phase changes of BaO/Si-C/Mo systems were investigated using Raman scattering and XRD analysis after annealing at temperatures from 973 to 1273 K. The results show that high temperature annealing leaves only the high work function materials, SiC (about 4.4 eV) and SiO₂ (about 3.1 eV), remaining on the surface. The results are discussed in terms of chemical reactions believed to occur during annealing and the importance of these for electron suppression from grids in working TWT devices.     

螺旋线行波管中慢波系统散热性能的研究进展

研究慢波系统的散热性能对改善螺旋线行波管的各项特性具有十分重要的意义。综合叙述了在慢波系统的散热性能影响因素和改进手段方面的研究结果。介绍了新型装配方法和金刚石材料在慢波系统制备中的应用,对各种方法的效果进行了分析比较,并指出新方法和新材料的采用有效的提高了散热性能,促进了更高性能的行波管的研制。     

Characterization of samarium-cobalt TWT magnets

Since the development of high-energy product Sm-Co magnets, ring type Sin-Co magnets have been producted for TWTs at Raytheon. A direct correlation between hysteresis loop measurements and the functional measurements made on the periodic permanent magnet (PPM) stacks of TWT ring magnets is highly desirable. A vibrating sample magnetometer which is capable of measuring theB-Hloop directly on ring magnets has been developed. A correlation between the measuredB-Hvalues as compared to the measured values in PPM stacks is presented. The PPM stacks are normally given a stabilizing thermal treatment at a temperature as required by the operating conditions of the TWT. It is shown that for a given thermal treatment, the higher the intrinsic maximum energy product -(4π MH)max the higher the axial field as measured in PPM array.     

怠速工况下轿车乘员舱热负荷研究

基于车体围护结构稳态热平衡方程,考虑车体外表面对外辐射散热,得到怠速工况下围护结构以及玻璃外表面的温度。然后,通过实验测试发动机舱和后备箱的壁面温度以及乘员舱怠速时的漏风量,从而得出了完整的怠速整车热负荷计算模型。最后,将目标车型在怠速的情况下用模型计算出的负荷值与在环境模拟实验室中测试出的实验值进行了对比,误差在±8%以内。结果表明,提出的怠速的热负荷计算模型合理准确,能够满足工程应用要求。     

Low perveance confined-flow Pierce gun for a 0.14 THz broadband folded waveguide traveling wave tube

An approach for designing an electron gun for a high efficiency, high linearity 0.14 THz traveling wave tube (TWT), has been presented. A Pierce electron gun of beam perveance 0.0047 μP has been designed for a high gain, high linearity and high efficiency 0.14 THz TWT using CST STUDIO SUITE Charged Particle Simulation soft and electronic optical software TAU. The initial gun geometry, as obtained from the Vaughan iterative synthesis method, has been used as input for simulation of the electron gun. An M-type dispenser cathode of diameter 0.8 mm has been used for cathode loading of 2.75 A/cm². The magnetic focusing with integral-pole-piece barrel assembly and periodic-permanent magnets (PPM) have been designed using CST and TAU. The practical problem of linking requisite cathode flux to the cathode for confined flow of the electron beam with low convergence factor has been sorted out by gradually increasing the PPM magnetic field. The magnetic field has been increased in steps from the gun and over the first five magnets varying from Brillouin field (B_B) value to twice B_B for achieving the electron beam with scalloping less than 10%. Simulation results show that the design method is reasonable for obtaining a 0.14 THz TWT electron gun and periodic-permanent magnets (PPM).     

Low perveance confined-flow Pierce gun for a 0.14 THz broadband folded waveguide traveling wave tube

An approach for designing an electron gun for a high efficiency, high linearity 0.14 THz traveling wave tube (TWT), has been presented. A Pierce electron gun of beam perveance 0.0047 μP has been designed for a high gain, high linearity and high efficiency 0.14 THz TWT using CST STUDIO SUITE Charged Particle Simulation soft and electronic optical software TAU. The initial gun geometry, as obtained from the Vaughan iterative synthesis method, has been used as input for simulation of the electron gun. An M-type dispenser cathode of diameter 0.8 mm has been used for cathode loading of 2.75 A/cm². The magnetic focusing with integral-pole-piece barrel assembly and periodic-permanent magnets (PPM) have been designed using CST and TAU. The practical problem of linking requisite cathode flux to the cathode for confined flow of the electron beam with low convergence factor has been sorted out by gradually increasing the PPM magnetic field. The magnetic field has been increased in steps from the gun and over the first five magnets varying from Brillouin field (B_B) value to twice B_B for achieving the electron beam with scalloping less than 10%. Simulation results show that the design method is reasonable for obtaining a 0.14 THz TWT electron gun and periodic-permanent magnets (PPM).     

负-正相速跳变慢波结构行波管的小信号理论辅助分析

应用Pierce小信号理论,对设计高效率宽带行波管的一般方法进行分析,采用螺距跳变渐变技术,形成了相速减少和相速增加两段结合的输出段作为宽带行波管的慢波结构,并采用散热性能好的半金属化夹持杆慢波结构产生反常色散曲线。为了提高行波管工作频带的电子效率,在高频点(18 GHz),利用遗传算法并调用1维BWIS互作用程序,对相速减少和相速增加两段相结合输出段的慢波结构进行了优化。计算结果表明:行波管在工作频带(6~18 GHz)获得了比较平坦的饱和输出功率,为下一步实际研制宽带行波管提供了理论依据。