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1、·研究與設(shè)計·降低空間行波管熱子功率的仿真研究孟曉君(北京真空電子技術(shù)研究所，北京100015)SimulationResearchonReductionofFilament__HeatingPowerofSpace·-TWTsMENGXiao-jun(BeijingVacuumElectronicsResearchInstitute，Beijing100015，China)Abstract：Inthispaper，thestructureofthecathodeheat—screeningpartofas
2、pacetravelingwavetubeisstudiedwithheatanalysismoduleofAnsyscodetoreducethefilament-heatingpower．Thenanimprovedstructureisputforwardunderaconsistentcathodesurfacedimension，cathodesurfacetempera—tureandmountingrequirementconditions，andthemechanicstrengthofim
3、provedparthasalsobeenana—lyzedusingAbaquscodetoensurespaceappliance．Thesimulationresultshowsthattheheatpowerisre—ducedfrom4．4WtO2．5W．Keywords：Spacetravelingwavetube，F(xiàn)ilament—heatingpower，Reduction，Simulation摘要：本文用Ansys熱分析技術(shù)研究了某一空間行波管電子槍的陰極熱屏組件中影響熱子功率的諸多因素，
4、提出了結(jié)構(gòu)改進措施，并用Abaqus力學(xué)分析技術(shù)對新結(jié)構(gòu)進行了抗力學(xué)環(huán)境能力分析。在未改變陰極面尺寸、陰極面溫度以及可直接安裝到原組件位置的前提下，新結(jié)構(gòu)可將熱子功率從4．4w降低到2．5W，預(yù)熱時間和抗力學(xué)環(huán)境能力亦可滿足要求。關(guān)鍵詞：空間行波管；熱子功率；降低；仿真中圖分類號：TNI24文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1002-8935(2014)01一O037一O3效率是空間行波管的一個重要參數(shù)，也是空間子功率則能提高1．7(按15w輸出功率、5O9／6效行波管不同于普通行波管的主要特征，獲得高效率率計算)的
5、效率。因此，對于6O以上高效率的中一直是空間行波管的一項關(guān)鍵技術(shù)。管子的效率為功率空間行波管和15w以下的小功率空間行波管輸出功率與總功耗之比，總功耗為輸出功率與熱功而言，降低熱子功率是必須考慮的關(guān)鍵技術(shù)。耗之和，因此降低熱功耗是提升空間行波管效率的對于特定負荷的熱陰極而言，陰極表面的工作一條主要技術(shù)途徑。溫度是一定的，熱子功率取決于陰極熱屏組件的熱空間行波管的熱功耗主要由收集極、管體、輸能屏蔽能力。目前國內(nèi)空間行波管水平尚處于初級階系統(tǒng)和熱子所產(chǎn)生的熱耗組成。降低熱功耗傳統(tǒng)上段，陰極熱屏組件一般直接借用了
6、普通行波管的，熱從降低收集極熱耗、管體熱耗和輸能系統(tǒng)熱耗入手，子功率明顯偏高；反觀國外的空間行波管，其熱子功由于熱子功率一般只有幾瓦，對效率影響不大而往率一般為2．5w和4w的標(biāo)準(zhǔn)值，兩者的對比見表往導(dǎo)致設(shè)計師不重視對其降低措施的研究。但是，1，水平差距非常明顯。因此降低熱子功率也是國內(nèi)當(dāng)面對5Ow級中功率管子的效率需要達到6O％時空間行波管進一步發(fā)展所必須要解決的問題。此或者15w級小功率管子的效率提升至5O％以上外，降低熱子功率一般還會帶來一些附加好處，熱子時，熱子功率的降低對效率的提升變得比較關(guān)鍵。溫
7、度的降低減緩了熱子的電蝕速度和減輕了熱子組對于前者，原傳統(tǒng)措施往往已經(jīng)深度挖掘，即使提升件的內(nèi)部熱應(yīng)力，提高了熱子的通斷壽命和使用壽效率的一個百分點也將變得極其困難，但此時降低命，對空間行波管而言，這些與熱子直接相關(guān)的可靠1w的熱子功率就能提高0．7％(按50w輸出功性指標(biāo)也是非常重要的。率、6O9／5效率計算)的效率；對于后者，降低1w熱!璺二魚團表1國內(nèi)外空間行波管熱子功率典型水平對比圖1電子槍熱模型圖2原陰極熱屏組件結(jié)構(gòu)及熱分布1研究內(nèi)容首先對某已進行陰極溫度實驗的空問行波管電子槍建立Ansys熱模型
8、，仿真不同熱子功率加載下的穩(wěn)態(tài)熱分布，將仿真結(jié)果與實驗值進行對比，由此芝越贈可驗證熱模型及其參數(shù)設(shè)置的正確性；以該熱模型臻及建模參數(shù)為基礎(chǔ)，仿真陰極熱屏組件主要零件尺墨寸及形狀的變化對陰極表面溫度的影響，找出降低熱子功率的有效措施，并對這些措施進行綜合分析和折中選擇，進而完成陰極熱屏組件結(jié)構(gòu)的改進。這個改進過程的前提是：①不改變陰極面物理尺寸圖3電子槍仿真結(jié)果與實驗結(jié)果比較和表面溫度；②加工和制造工藝、預(yù)熱時間以
