行波管電子槍及收集極的熱分析研究.pdf

1、行波管具有工作頻帶寬，輸出功率大，效率高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛使用的大功率微波放大器件。由于熱特性影響著行波管的工作性能，熱分析成為了行波管研制中重要的一部分。隨著微波管CAD技術(shù)的飛速發(fā)展，在行波管的設(shè)計(jì)過程中使用軟件模擬行波管溫度分布并指導(dǎo)設(shè)計(jì)就顯得十分必要。
　　論文的主要內(nèi)容如下：
　　1.行波管電子槍的熱分析
　　論文中研究了行波管工作于自然環(huán)境中與真空環(huán)境中，電子槍需采用不同的熱邊界條件設(shè)置

2、，使用ANSYS軟件分別計(jì)算了兩種工作環(huán)境下電子槍的溫度分布，重點(diǎn)觀察了陰極的溫度以及陰極中心的溫度隨著時(shí)間的變化。對(duì)于工作在真空中的電子槍，本文計(jì)算發(fā)現(xiàn)真空溫度在-50攝氏度到80攝氏度之間改變時(shí)，陰極中心溫度變化不超過0.5攝氏度。接著使用間接耦合的方法計(jì)算了整個(gè)電子槍的形變值，結(jié)合軟件 MTSS計(jì)算發(fā)現(xiàn)陰極、控制極、陽(yáng)極的熱形變對(duì)電子槍影響較大，使電子槍陰極發(fā)射總電流、注腰位置、注腰半徑都有增大，注腰半徑變化最大。
　　整體

3、比較了電子槍工作于自然環(huán)境中和真空環(huán)境中散熱能力的差異，結(jié)論是自然環(huán)境中散熱能力強(qiáng)些。在熱絲上施加某同一熱生成率（單位W/mm3）時(shí)，計(jì)算發(fā)現(xiàn)工作于自然環(huán)境中的電子槍陰極溫度比工作于真空環(huán)境中電子槍陰極的溫度低2攝氏度。接著在ANSYS中建立完整電子槍模型與簡(jiǎn)化電子槍模型（僅含陰極、陰極筒、熱絲）進(jìn)行熱分析，發(fā)現(xiàn)兩種情況下，要使得陰極表面獲得大致相同的溫度，施加在熱絲上的熱生成率相差很大。本文還研究了在ANSYS中建立電子槍模型時(shí)，熱絲

4、形狀對(duì)最終計(jì)算結(jié)果的影響，結(jié)論是在熱絲上施加相同的功率，其他設(shè)置保持不變，熱絲形狀對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很小。在電子槍的內(nèi)部設(shè)置了兩組輻射對(duì)，本文計(jì)算了兩組輻射對(duì)相應(yīng)的環(huán)境溫度的改變對(duì)電子槍溫度分布的影響。
　　2.行波管收集極的熱分析
　　論文中使用 MTSS軟件計(jì)算得到收集極內(nèi)表面的能量（熱耗）分布，研究了收集極內(nèi)表面均勻熱流密度分布與非均勻熱流密度分布的求解方法。對(duì)同一單級(jí)降壓收集極模型，在ANSYS中計(jì)算了在收集極內(nèi)表面加載