螺旋线行波管输出特性的25维CAD分析研究.pdfVIP

螺旋线行波管输出特性的2．5维CAD分析 朱莹 黄鹏潮周培章 (南京三乐集团公司 江苏南京 210009) 摘要：本文主要是讨论不同螺旋线高频结构冷特性的计算方法，即采州乌克兰进口软件orion 中的螺旋线色散、耦合阻抗数值分析程序和人型仿真软件CST程序计算的色散耦合阻抗，分别作为 orion人信号2．5维CAD的输入，由此计算实际行波管的输出功率和增益，并与热测数据比较，探 索螺旋线行波管新的CAD设计方法。 关键词：螺旋线行波管、色散、耦合阻抗、功率和增益 1 绪论 最近几年来，我们螺旋线行波管的设计都用螺旋线专用软件包orion程序，相对 于以前的工程计算，此种算法简单、直观、快速。电子的运动轨迹、增益的增长趋势、 功率的饱和情况都能直接图示出来。该计算方法经过几个管种的设计实验，证明是可行 的，尤其是在对『F在研制的行波 管进行性能调整时，这个程序所 得的调整的趋势是非常有用的。 orion程序分两部分：螺旋线慢 波结构的冷特性计算SWS和两维 半动态互作用的计算 interaction[1]。将螺旋线结构 编成输入文件Trafh．dat，代入 Sws．exe程序，计算慢波结构的 延迟系数(色散的倒数)、耦合阻 抗、线路损耗并形成输出文件 sevh．dat。利用国营第七七二厂 电子枪专用软件包gun．exe程序 计算出电子注特性文件inp—din．tau，与表述输入功率、磁场、集中衰减器等特性的输 入文件hfa。par一起代入第二部 分interaction，进行互作用计 算，求得该行波管所能做到的功 率增益、电子效率、电子注轨迹、 谐波参量等等。但是，这个程序 最大的不足是计算的耦合阻抗偏 高，导致增益与实际管子热测数 据误差较大，以致需代入一个调 节因子，该调节因子是经验值， 在高频率18GHz左右处为0．5， 在三公分频率处用O．7左右。程 序计算流程图如图l。 关于行波管慢波结构的仿 真计算软件常见的是ansys、 法应用外，其余三种都有广泛的应用，而计算互作用只有mafia在理论上能做到，但目 109 前还没见到比较准确完整的应用报道。最近我厂购买了CST软件，用其所得色散耦合阻 工作流程为图2。图1图2中方框是输入和输出数据文件，棱形框是执行文件。 本文就是用这两种计算方法，对一实际行波管进行计算比较。 2 CAD分析过程 以某宽带脉冲行波管来举例计算：该管频带为8～16GHz，脉冲行波管，是90年代 初我厂定型的产品。由于频带宽，行波管在输入部分用圆杆，输出部分用的是品字形央 持杆，并应用了再同步技术，结构如图3。具体步骤如下： l方法l，SWS程序计算色散、耦合阻抗、损耗 首先用gun．exe程序计算电子注轨迹如 ． uatnid．：件文性特注子电 图4，输出inp Bo B1 B3 L ．0000 ．0000 ．0000 ．0000 Io Uo Zo N 1-711 ．1160E+05．1382E一0l 3．000 R(m) Vr(m／c) I(A) ．1920E一03一．4847E+07．5704 ．3493E—03一．5545E+07．5859 ．534lE一03一．5577E+07．5546 其次用orion的第一部分SWS计算冷 IlO 特性，结果如图5、6： 与图5图6相对应的sevh．dat文件为： amountofkind’S=3(输入、输出、再同步二段) 8 l harmonic 12．000014．000015．000016．0000 频率8．000010．0000 5．45945．56065．63505．68175．69785．7108