螺旋线行波管慢波结构热特性计算专用软件开发

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1、·研究与设计·螺旋线行波管慢波结构热特性计算专用软件开发颜胜关，姚列明(电子科技大学物理电子学院，四川成都610054)DesignofThermalCharacteristicsSimulationPlatformforTWHelicalSlow—WaveStructuresYANSheng—mei．YA0Lie—ruing(SchoolofPhysicalElectronic，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu，610054。China)Abstract：Forthene

2、cessityofthermalanalysisfortraveling—wavetubeSslow'wavestructures，themechanismofthermalgenerationinhelicalslow—wavestructurehasbeenexplained．Aprofessionalsimula—tionplatformcombiningwiththeANSYScode，whichcandothermalanalysisfordifferenttypeofhelicalslow—wavestructure，hasbeendesig

3、ned．Usingthisplatform，tubedesignercandosimulationaboutther—realperformanceoftraveling—wavetubeShelicalslow—wavestructurewithouttheknowledgeofhowtouseANSYS．Keywords：Traveling—wavetube；Helicalslow—wavestructure；Thermalcharacteristics；ANSYScode；Simulationplatform摘要：针对行波管慢波结构热分析的必要性，

4、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。关键词：行波管；螺旋线慢波结构；热特性；ANSYS软件；专用软件中图分类号：TN124文献标识码：A文章编号：1002-8935(2009)O3—0O14—03行波管是现代军用电子装备中的重要器件。它l螺旋线慢波结构的热特性广泛地应用在雷达、发射机等关键性的通信设备和在螺旋线行波管中，慢波结构部分中热的产生电子战设备中，是高

5、功率微波武器的核心器件。因主要来自于两部分：①由于电子注聚焦性能不好造此，行波管被誉为武器装备的“心脏”口]。由于行波成螺旋线慢波结构对电子的截获；②射频损耗产生管的大功率和高频率等特性，目前还没有任何其他的热。的器件可以代替。随着武器装备工业的不断发展，散热的路径主要是通过螺旋线夹持杆传导到管对行波管的输出功率也不断地提出更高要求。由于壳来完成。热传导能力是限制行波管进一步提高功行波管是通过电子注与高频电磁场的互作用来对信率容量的一个重要因素，如何提高其热传导能力，获号产生放大，因此行波管的慢波结构是整个行波管得尽可能高的功率输出是设计中的一个重要方面

6、，中的重要部分[2]。其热传导能力是限制行波管进一因此对慢波结构的热分析变得十分重要。步提高功率容量的一个重要因素，如何提高其热传导能力，获得尽可能高的功率输出，是进行行波管设2仿真环境的设计与实现计过程中必须研究并解决的重要课题l_3]。利用软件选用ANSYS软件对螺旋线行波管慢波结构的模拟进行热分析是目前广泛采用的方法，本文设计热特性进行仿真计算]。ANSYS软件是一个大型了专门用于螺旋线行波管慢波结构热分析的仿真环有限元分析工具包，它可以完成传热、电磁、流体、结境。构力学等多领域问题的分析。由于专门从事行波管田二设计的技术人员不一定对ANSYS软件

7、的使用方法在参数输入部分中，可以对要分析的慢波结构很了解，因此仿真环境应具有方便易用的特点，使不的具体类型进行选择。软件中提供了13种具体的会使用ANSYS的用户仍然可以方便地对螺旋线行类型，包括了目前所有的螺旋线类型。波管慢波结构的热特性进行模拟计算。2．3计算时的处理流程2．1开发工具的选择在对一个分析对象应用本仿真环境进行计算考虑到仿真环境主要提供一个介于ANSYS软时，典型的处理流程如图2所示。热流密度载荷是件与用户之间的操作界面，并能调用ANSYS软件ANSYS热分析中重要的载荷]，也是行波管慢波进行相应问题的计算，采用了VisualStudi

8、o2005作结构热分析中热量的来源，它被施加在螺旋线的内为开发工具。利用ANSY