[发明专利]获知热状态下真空电子器件参数变化状况的方法及系统

说明书

一种能够精确获知热状态下真空电子器件参数变化状况的方法及系统。首先建立真空电子器件模型计算其注波互作用；根据注波互作用获得的热源参数进行热分析；根据热分析获得的温度分布计算热形变参数；根据热形变参数修正所述真空电子器件模型重新计算注波互作用，获得真空电子器件在热状态下的性能参数。本发明通过热形变参数修正热状态下真空电子器件模型的参数，最终形成注波互作用‑热‑热形变‑注波互作用的协同分析环路。通过该闭环系统，本发明可以全面地分析工作状态下，尤其是热状态下，真空电子器件的工作特性，能够精确获知热状态对真空电子器件性能的影响。

技术领域

本发明涉及真空电子学领域，尤其涉及一种能够精确获知热状态下器件性能参数变化状况的方法及系统。

背景技术

行波管作为一种用于放大高频信号的真空电子器件，具有宽频带、高功率等优势，是雷达、通信、电子对抗系统中的核心器件。行波管主要利用电子注与高频电磁场相互作用，通过电子注能量转移至高频电磁场，实现信号放大，输出一定功率的信号。

工程应用中发现，行波管等真空电子器件工作时，其管内热状态对行波管自身的工作性能会产生重要影响。温度是影响器件可靠性、稳定性的重要因素之一：器件内温度较高时，器件内的慢波结构等会发生热形变，由此影响器件的高频特性，致使器件的工作特性偏离理论值。

针对行波管的实验证明，输出端螺旋线过热会引起行波管输出功率下降。当管内温度过高时，管内会释放出大量气体，造成行波管失效。因此，研究行波管等真空电子器件工作时热状态对于完善行波管的设计，提高各组件的性能参数有很大的参考意义。

尤其，目前，热状态是否会对行波管返波振荡状况产生影响(热状态是否会激发返波振荡，或对返波振荡的幅值等参数做出“贡献”)，进而显著地影响行波管输出参数，目前尚不清楚。目前已知，返波振荡会使得行波管在需要的工作频率处功率下降，还会引起其他震荡或者调制其他信号，从而产生一些其他的寄生信号，影响行波管性能。返波振荡是限制行波管输出功率的主要因素，而热状态下行波管慢波结构热形变所造成的高频特性畸变，极有可能激发相应的返波振荡，从而导致行波管输出参数变化。目前已知，热状态会影响行波管的高频特性。但具体热状态下行波管的返波振荡状况具体如何改变，以及由此带来的输出参数如何改变，目前尚无定论。

因此，目前急需一种能够精确获知热状态对真空电子器件性能参数影响的方法。得知热状态对真空电子器件性能参数的影响后，可基于此改善热状态以提高真空电子器件的工作性能，为优化真空电子器件的设计提供参考。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种热状态下真空电子器件性能参数的计算方法以及计算热状态下真空电子器件性能参数的系统。

首先，为实现上述目的，提出一种热状态下真空电子器件性能参数的计算方法，包括以下步骤：

第一步，建立真空电子器件模型，输入所述真空电子器件的工作参数，计算工作状态下所述真空电子器件的注波互作用，获得热源参数；

第二步，将所述热源参数输入所述真空电子器件模型，进行热分析，获得所述真空电子器件的温度分布；

第三步，根据所述真空电子器件的温度分布计算热形变参数，按照所述热形变参数修正所述真空电子器件模型；

第四步，根据所述第三步修正后的所述真空电子器件模型，重新输入所述真空电子器件的工作参数，计算工作状态下所述真空电子器件的注波互作用，获得所述真空电子器件的性能参数。

进一步，上述方法中，所述第四步后还包括递归修正所述真空电子器件的性能参数的步骤，具体步骤如下；

循环所述第二步至所述第四步，直至所述第二步中获得的所述真空电子器件的温度分布中，管内温度与上一次计算的结果差值小于设定阈值，输出此温度分布下计算获得的所述真空电子器件的性能参数，并与初始状态下的性能参数相对比，获得热状态对真空电子器件性能参数的影响。