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空间行波管收集极的热分析

李延威  
【摘要】: 空间行波管是星载转发器和星载合成孔径雷达发射机的核心部件,因此被誉为卫星通讯系统的“心脏”。随着卫星通讯的快速发展,空间行波管得到了越来越广泛的应用,对其可靠性以及寿命提出了越来越高的要求。对空间行波管的高可靠性和长寿命设计是全世界关注的技术难题,它直接关系着整个卫星通讯系统的稳定性和使用寿命,而空间行波管的可靠性和寿命受散热的严重制约。因此,对空间行波管的热特性研究已经成为整管研制过程中的一项重要工作。 本文在论述了空间行波管电子枪、慢波结构和收集极等部分产生热的机理的基础上,用有限元法对其中发热最严重的部件收集极进行了详细的热分析。本文主要包括以下四个方面的内容: 1.用宽带大功率行波管CAD集成环境(TWTCAD)计算了收集极的电子轨迹,并将收集极的热耗散功率换算成收集极内表面不同位置处的热流密度,实现了热载荷的非均匀加载。 2.在热分析过程中考虑了接触热阻和热辐射因素,通过对比分析,得到了接触热阻和热辐射对收集极温度分布的影响情况。 3.对收集极进行热-结构耦合分析,并计算了热形变后收集极的电子轨迹,从而对收集极稳态工作时的可靠性做出了判断。 4.改进了收集极的散热手段,提出了两种具体的方案,并给出了两种方案各自的特点,使得空间行波管收集极的温度进一步降低,更好地保证管子的可靠性。


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