螺旋线行波管慢波组件散热性能的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 韩勇 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 刘濮鲲 |
| 关键词 | 螺旋线行波管 慢波组件 散热性能 界面热阻率 装配方法 |
| 其他题名 | Research on Heat Dissipation Capability of Slow-Wave Structure of Helix TWT |
| 中文摘要 | 螺旋线行波管具有宽频带、高增益和高功率等优点，是重要的微波频率功率放大器，当今被大量应用于雷达系统、电子对抗系统和卫星通信系统。慢波组件是螺旋线行波管的关键组成部分，其作用是实现运动电子与高频场之间的能量交换，它的性能优劣直接决定着整管水平。慢波组件的散热性能不仅是决定行波管平均输出功率的主要因素，也是直接影响行波管工作稳定性与可靠性的重要因素。随着现代科技的飞速发展，迫切需要更高性能的螺旋线行波管，研究和改善慢波组件的散热性能便显得尤为重要。本论文主要针对螺旋线行波管慢波组件，分析研究了影响散热性能的各种因素，和各种改善方法。 通过实验测试、理论分析和计算机模拟对螺旋线慢波组件的散热性能进行了全面而深入的研究。建立起螺旋线慢波组件散热性能的实验测评体系，解决了螺旋线温度不容易测量的困难，为性能评价提供了重要的实验方法，加速了新技术和新材料在实际制管中的应用。深入研究了螺旋线、管壳和夹持杆接触处的界面热阻率，分析了两个重要的影响因素，提出了能够准确推算两个不同接触处界面热阻率的方法。界面热阻率是影响慢波组件散热性能的主要因素。该方法的提出极大地提高了理论分析和模拟仿真的可靠性，为深入研究慢波组件的散热性能提供了有力的技术手段。对各个组件的热传导情况进行了全面系统的分析，采用多种理论方法，并结合实验和模拟手段，提出了研究螺旋线行波管慢波组件散热性能的综合分析方法，使计算机仿真与实验测试紧密关联，大大提高了计算机模拟研究准确性。基于所提出的各种研究方法，分析比较了不同材料的螺旋线、管壳和夹持杆，不同结构的夹持杆和管壳，不同组件装配方法，不同界面热阻率对慢波组件散热性能的影响，所得结论具有重要的参考价值。 慢波组件所采用的装配方法对接触处的界面热阻率具有决定性的影响，采用新型的装配方法是提高散热的有效手段。通过大量的实验和理论研究，实现了三种重要的慢波组件装配方法：无变形热挤压法、磁控溅射镀膜焊接法和压力扩散焊接法。无变形热挤压法利用热回复力使组件紧密接触，在提高慢波组件散热性能的同时，很好的避免了以往非焊接装配方法所造成的组件变形。磁控溅射镀膜焊接法和压力扩散焊接法作为焊接方法，有效地降低了界面热阻率对组件热量传导的影响，极大地改善了慢波组件的散热性能。其中，压力扩散方法利用高温强压激活接触层面的原子，使连接处发生扩散和再结晶等过程，实现组件的可靠焊接，最大限度地降低了界面热阻率的影响，很好地提高了螺旋线慢波组件的散热性能。另外，该方法由于没有采用任何焊料，还可以避免传统焊接方法造成的介电性能降低，高频损耗增加、以及焊料不容易清除等缺点。 将新型材料应用于螺旋线慢波组件的制备，可以在一定程度上改善组件散热性能。金刚石材料和纳米材料具有特殊的优异属性。分析了沉积金刚石膜夹持杆、沉积金刚石膜螺旋线和全金刚石夹持杆对组件散热性能的影响，为金刚石材料在慢波组件中的应用提供了重要的参考依据。提出利用金属纳米粒子薄膜改善微波电真空器件散热性能。采用溅射法在低压和高压下分别制备了金属铱膜和纳米铱膜。使用螺旋线慢波组件研究金属纳米粒子薄膜的辐射散热性能。实验和模拟研究均表明，金属纳米粒子薄膜具有较高的辐射发射率，能够有效地提高微波电真空器件的散热性能。该方法具有很好的应用前景。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 184 |
| 源URL | [http://159.226.65.12/handle/80137/8749]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韩勇. 螺旋线行波管慢波组件散热性能的研究[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：电子学研究所
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