一种新型行波管灯丝电源的设计

新型行波管设计与仿真随着科技的不断发展，新型行波管已经成为我们电子科技领域中广泛使用的一种器件。

它有着低噪声、高功率和高效率的特点，可以在雷达、微波通信、太空通信等领域中发挥重要作用。

而其设计及仿真成为新型行波管研制的重要环节。

一、新型行波管的基本原理行波管主要由电子枪、聚束系统、功率耦合器、失真校正系统和调制器等组成。

其中电子枪发射电子，经过聚束系统形成强电磁波并与其它电子起到相互作用的作用。

整个系统的一组相位控制单元将与前一级电荷相对应的相位信号传递给下一级电荷。

行波管的工作原理可以简单地描述如下：聚束系统将电子束转换成轴对称形状且半径为r的行波天线。

电子在行波天线中运动时，它们通过弹性电子-电子散射而与弱场交互作用，这会导致波阻抗的微小变化。

由于行波天线的轴对称性，电荷的平均共振服务生产以沿 z 轴方向传播的行波。

二、新型行波管的设计步骤新型行波管设计步骤主要包括以下几点：1、设计规格：确定设备的工作频率、峰值功率、增益、输入输出特性等参数，以适当权衡设计的实际情况。

2、结构设计：在确定了新型行波管的规格参数后，需要进行具体的结构设计。

这包括对行波管的内部结构、材料、尺寸等进行设计。

3、仿真模拟：采用专门的仿真软件对新型行波管的性能进行模拟并进行优化，为后续的制造提供参考。

4、制造实验：根据最终的设计，运用制造工艺进行实验制造。

这一步骤需要高度精密的设备和工艺水平，以确保新型行波管的性能及质量符合设计要求。

三、模拟仿真技术模拟仿真技术在新型行波管设计中起着重要的作用。

常用的模拟几何和电子学模型包括：有限元法、有限差分法、有限体积法、时域有限差分法、全波分析法等。

这些方法在不同应用和特点下各有优缺点。

因此，需要根据新型行波管的要求和功能进行选择和设计。

常用的行波管仿真软件有CST、HFSS等。

这些软件具有分析、优化和设计新型行波管的功能，为实际设计提供了大大的便利。

与实验相比，仿真计算可以节约成本和时间，也可以更方便地验证行波管的工作原理。

某雷达发射机行波管灯丝供电设计张强;顾光【摘要】提出采用蓄电池提前给发射机行波管灯丝供电设计，实现蓄电池与电源模块间不间断自动切换供电功能，并给出电路设计原理图的功能描述及软件实现。

本系统已经在某型雷达系统应用，功能得到验证，性能优良。

%A design of power supply for TWT filament with battery device in advance is presented to implement uninterruptedly automatically supplying power switch between battery and power supply module. The function description of circuit design principle diagram and achievement of software are presented. This design has been applied in a radar system, and the function is verified and its performance is perfect.【期刊名称】《火控雷达技术》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P76-78)【关键词】行波管;灯丝;继电器;发射机高压;VHDL【作者】张强;顾光【作者单位】西安电子工程研究所，西安710100;西安电子工程研究所，西安710100【正文语种】中文【中图分类】TN124;TN831 引言现代战争对雷达系统的机动性能要求越来越高，如何缩短行军、战斗的转换时间，是取得战争主动权，提高战场生存能力的关键，在雷达设计中需进行充分考虑。

行波管作为雷达发射机的核心部件，由于其频带宽、输出功率较大，因此被广泛应用。

行波管体制发射机的设计工作均是围绕行波管展开的，即如何为行波管设计配置最合适最可靠的各电极电源，如何有效且完善地保护行波管，以及如何设计良好的散热环境等等，从而使行波管工作在最佳状态，提高发射机的可靠性。

工 业 技 术119科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.06.119一种X射线管数控恒功率灯丝电源的设计方法①张伟 张建 尹德有 高岩 孙天澳 霍亮（丹东东方测控技术股份有限公司 辽宁丹东 118000）摘　要：在X射线管应用中，灯丝电源是保证X射线管稳定输出的重要组成部分。

在X射线管使用过程中，射线管灯丝温度随时间不断升高，导致灯丝阻抗变化引起X射线管输出不稳定，本文提出了一种数控恒功率灯丝电源的设计，该设计能够提高由于灯丝阻抗变化引起的X射线管不稳定性，同时数控电源能够满足X射线管输出的调整和精度需要，并且不需要复杂的供电电源设计，同时是一种低成本的电源设计方法。

关键词：X射线管 灯丝电源 数控 恒功率中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)02(c)-0119-02随着X射线管在工业检测、医学、食品安全等领域的不断应用，由于对其稳定性和检测精度、寿命等要求不断提高，相应的配套灯丝电源和高压电源也成为X射线管应用领域的重要研究方向。

传统的配套电源采用工频电源，或恒压输出，或恒流输出都无法保证在X射线管应用中灯丝阻抗随温度变化而引起的射线输出的不稳定。

本文介绍的数控恒功率灯丝电源的设计，克服了由于温度变化引起的灯丝阻抗变化而导致的不稳定输出。

1 灯丝电路的工作原理灯丝电源电路组成包括灯丝供电电源、数模转换电路、控制电路、灯丝电流反馈电路、采样电路等。

在X射线管正常使用过程中，随着灯丝阻抗的变化，阳极电流会出现变化，将这一电流变化转换成电压，通过A/D模数转换器采样反馈到主机中，通过主机控制算法，经过D/A数模转换器输入给控制电压，从而形成一套闭环控制系统，从而达到数控恒功率控制，使得X射线管输出稳定(见图1)。

图1 电路原理框图 1.1 灯丝供电电源本文使用的是牛津(OX F O R D)射线管，阳极电压范围4～30kV，最大阳极电流0.2m A，最大灯丝电流不超过1.3A，最大功率6W。

VACUUMELECTRONICS•理论与设计•一种延长行波管放大器寿命的灯丝电路设计惠斌，张军，路小月，史晨璐，樊经纬(中国空间技术研究院西安分院，陕西西安710100#摘要：灯丝是行波管的重要组成部分，灯丝供电方式会影响行波管阴极的发射，进而影响行波管放大器的寿命。

传统的行波管放大器使用恒定电压的灯丝供电电路设计，使得行波管阴极在开启瞬间过电流，并且在行波管寿命末期，由于阴极活性下降，阴极工作状态由空间电荷限制区向温度限制区转移，无法通过改变灯丝电流使得阴极再次回到空间电荷限制区，出现输出功率下降，行波管寿命降低等问题。

本文设计了一种新的分档式行波管灯丝供电电路，在灯丝开启阶段以及行波管使用的初期和寿命末期，分别设置不同的灯丝有效值。

既减小灯丝开启时，灯丝浪涌对行波管阴极的影响，也可以通过遥控指令,在行波管寿命的末期，将已经工作在温度限制区的阴极，再次升温到空间电荷限制区，使得阴极电子发射能力长期保持在较为理想的水平,保证行波管输出功率，延长行波管寿命&关键词：行波管；灯丝；高压；寿命中图分类号:TN124文献标识码：A文章编号:1002-8935(2020)04-0051-04doi：10.16540/11-2485/tn.2020.04.09Design of a Filament Circuit for TWT Lifetime ProlongingHUI Bin,ZHANG Jun%LU Xiao-yue%SHI Chen-lu%Fan Jing-wti(Xi，an Branch of China Academy of Space Technology,Xi an710100,China#Abstract：The filament is an important part of TWT.The power supply mode of the filament affects theemissionoOthecathode%andthenaOectsthelietimeoOTWTampliier.TraditionalTWTusesacon-stantvoltageOilamentpowersupplycircuit%which makesthecathodeover-currentatthemomentoOturn-on.At the end liOe oOTWT%due to the decrease oOcathode activity%the working state oOthe cathode is transOerredOromspacechargelimitationareatotemperaturelimitationarea.Itisimpossibletoreturnthecathodetospacechargelimitationareaagainbychangingthe ilamentcurrent%whichresultsinthede-crease of output power and the lifetime of TWT.In this paper,a new grading type of TWT filament power supplycircuiisdesigned.AGGhebeginningandGheendlifeofTWT%diferenGfilamenGefecivevaluesare seGrespecGively.IGcannoGonlyreduceGheinfluenceoffilamenGsurgeonGhecaGhodeaGGurn-on%buGalso raiseGhecaGhodeGemperaGurebyremoGeconGrolcommandGoreGurnGhecaGhodefromGemperaGurelimiGare-aGospacechargelimiGareaaGGheendlifeofTWT%soGhaGGokeepGheemissioncapaciGyofGhecaGhodeaG anideallevelforalongGime%ensureGheouGpuGpowerandexGendGheTWTlifeGime.Keywords：TravelingwaveGube%FilamenG%HighvolGage%Lifeime行波管放大器是通过电磁场与电子注发生能量交换使信号得以放大的微波真空器件，输入的微波信号在慢波结构中微弱的电磁场&电子入慢波互作用区域后，受到微波场的速调制，电子在向前运形成密度调制&大部分电子群聚于减速场中，而且电子在减速场滞留时间比较长，因此电子注将能量交换给微波信号,实现对微波功率放大。