新型大功率毫米波螺旋线行波管高频系统研究

该文探讨了CVD金刚石材料在宽带毫米波螺旋线行波管中的应用,研究了两类非杆状新型CVD金刚石夹持的螺旋线高频结构,利用MAFIA分析了它们的色散特性、耦合阻抗和衰减常数,与传统的矩形BeO夹持杆和矩形CVD夹持杆高频结构进行了对比,最后将这两类新型高频结构替代国内某毫米波行波管(26-40GHz)中的矩形BeO夹持杆螺旋线高频结构,利用宽带大功率行波管CAD集成环境中的注波互作用模块分析了其大信号工作特性。结果表明,分立CVD金刚石夹持高频系统兼顾了超宽带和大功率,同时由于金刚石直接和螺旋线及金属翼片大面积接触,该结构还具有极好的散热能力,是一种有重要应用前景的高频结构。     

Ka波段连续波500W螺旋线行波管研究

Ka波段螺旋线大功率行波管在大容量的通信系统中具有重要作用,本文介绍了目前大功率连续波螺旋线行波管的现状,对相关技术进行了分析。通过对高频结构的互作用分析、热分析、多级降压收集极等分析,设计了一个Ka波段连续波500 W行波管的螺旋线互作用结构,计算机模拟结果表明可以满足设计要求。     

行波管强迫风冷散热设计

本文利用流体仿真软件Fluent对一高功率螺旋线脉冲行波管进行散热器模拟计算,通过分析比较两种散热方案,表明在相同散热条件下,强迫风冷的散热能力明显优于传导冷却的方案;因此在条件许可时尽可能使用强迫风冷设计,利于提高行波管工作可靠性。     

复合管壳在大功率连续波行波管中的应用

针对大功率连续波行波管工作失效提出了复合管壳的应用问题,利用ANSYS稳态热分析软件分析了复合管壳结构的散热情况,对比所用材料的特性,结合热测实际情况,证明此方法可行。     

某型基站大功率模块散热优化设计

在通信系统设计中可靠性设计是一个重要的设计环节,而设备的散热效果尤其是大功率设备的散热设计好坏对设备的可靠性有着至关重要的影响。根据实际设计工作中遇到的问题,利用热设计专业软件6SigmaET对某型基站大功率发热模块进行了散热数值模拟仿真,根据仿真结果对散热器进行优化设计,结果表明优化散热器结构参数可以在降低散热器重量的同时改善模块的散热状况。     

大功率微波均衡器的分析和优化设计

在对大功率行波管的均衡原理进行分析的基础上 ,设计制作了大功率微波均衡器 ,并应用互联网络子结构分析方法对其进行了优化设计。     

提高大功率行波管可靠性的有效途径

宽带大功率行波管是雷达、电子战和通讯等国防重点工程的核心器件,本文根据实际工作的体会,应从行波管工作状态的输入输出特性曲线及等功率曲线的分析、制造工艺、材料使用,供电电源与保护电路的设计、管子散热好坏等因素,都要全面进行考虑,这样才是提高大功率行波管可靠性的有效途径。     

大功率LED热管散热器的模块化设计与研究

针对当前大功率LED散热器多采用肋片式散热器,散热效果不是很理想,同时当前灯具都采用一体化的集成结构,在维护和检修的过程中,只能整体返厂,给大功率LED灯具的使用带来不便等问题,提出了大功率LED热管散热器模块化思路。通过模块化设计,大功率LED的散热效果得到了提高,且能够进行及时的维护,多数部件可以循环利用,延长了灯具的生命周期,降低了维修成本。对大功率LED热管散热器模块进行了设计优化,并且通过ICEPAK散热软件进行了模拟,结果表明此热管散热器模块大大提高了大功率LED的散热性能。     

空间行波管辐射散热器的优化设计

大多数空间行波管采用了辐射型收集极,通过增加结构的辐射散热面积对其进行有效的散热。本文通过使用ANSYS有限元分析软件,对不同结构辐射散热器的散热性能进行模拟对比,得到一种优化的散热器结构。该结构能够在不影响散热性能的前提下,使散热器的质量显著降低。模拟分析为空间行波管辐射散热器的优化设计提供了有效的参考依据和手段。     

宽带行波管高频结构和互作用区的设计和实现

计算机辅助设计对行波管的设计非常重要。本文首先利用微波管模拟器套件（MTSS）软件的高频电路模拟器模块计算得到行波管慢波结构的色散、耦合阻抗、衰减常数高频参数,然后运用其注波互作用模拟器模块仿真得到行波管输出功率,最后将仿真结果与样管实测功率进行比较,从而验证了MTSS软件的可靠性。     

一种带散热片的螺旋线慢波结构的热模拟与分析

为了解决慢波结构的散热问题,本文从热特性的角度出发设计了两种散热片结构。利用有限元软件ANSYS对带有这两种散热结构的慢波结构的热特性分别进行了模拟和分析,通过比较发现集中散热结构具有较好的散热性能,这为螺旋线行波管的优化设计和合理散热提供了参考。     

808nm波长高功率阵列半导体激光器

报道了采用MBE外延生长方法制备的叠层阵列CW工作型高功率半导体激光器。激光器的生长结构采用经过优化的单量子阱渐变折射率分别限制波导结构 ,激光器芯片结构为标准的CM条 ,注入因子设计为 6 0 %。叠层装配采用了具有高效散热能力的水冷结构。经初步测试 ,叠层器件的阈值电流为 12A ,直流 30A驱动电流下的输出功率达 40W ,斜率效率为 2 2W /A。器件中心激射波长为 810nm ,光谱宽度 (FWHM )为 6nm。     

改善大功率LED散热的关键问题

考虑热导率与散热方式的影响,使用大型有限元软件ANSYS10．0模拟并分析了大功率LED热分布。通过分析不同封装、热沉材料及散热方式对LED热分布与最大散热能力的影响,指出解决LED散热问题的关键不是寻找高热导率的材料,而是改变LED的散热结构或者散热方式。     

一种带散热片的螺旋线慢波结构的热模拟与分析

为了解决慢波结构的散热问题,本文从热特性的角度出发设计了两种散热片结构。利用有限元软件ANSYS对带有这两种散热结构的慢波结构的热特性分别进行了模拟和分析,通过比较发现集中散热结构具有较好的散热性能,这为螺旋线行波管的优化设计和合理散热提供了参考。     

Pump Characteristic based optimization of a direct water cooling system for a 10-kW/500-kHz Vienna rectifier

An ultra high power density 10-kW/500-kHz three-phase pulse-width modulation rectifier (Vienna Rectifier) is under development at the Power Electronic Systems Laboratory, ETH Zurich. From preliminary measurements and numerical simulations the total efficiency is assumed to be 95% at full load, resulting in power losses of up to 150 W in each multichip power module that realizes a bridge leg of the rectifier. In order to maintain the required power density of the system high direct water cooling is employed where water is in direct contact with the module base plate. Based on the measured characteristic of the water pump (pressure drop dependent on the water flow rate) the geometry of different water channel structures below the module base plate is systematically optimized based on equations which are formulated using well-established fluid dynamics theory. The design optimization is constrained by the desire to keep the geometry of the water channels in a range which allows simple and low-cost manufacturing. The aim is to find a channel structure resulting in a minimum thermal resistance of the power module for a given pump characteristic. In this paper, a very simple slot channel is investigated. The dependency of the thermal resistance on the cooling system is calculated for various heights of the slot channel, and an optimized channel height is determined using the condition of simple manufacturability. The shortcomings of the simple slot structure are discussed, and a novel metallic inlay structure is introduced and optimized that results in a reduction of the thermal resistance of the direct water cooling scheme as compared to the slot channel system. All theoretical considerations are experimentally verified. The general optimization scheme introduced in this paper can easily be adapted to other cooling problems.     

345 GHz微折叠波导慢波结构参数分析

借助微机电加工技术(MEMS技术)研制的微折叠波导行波管(FWG-TWT)太赫兹辐射源,具有紧凑、小型、宽带以及高功率的特点。本文对345 GHz微电真空折叠波导慢波结构进行了结构参数的规律分析和初步优化设计。基于小信号理论设计的慢波结构的初步结构参数,采用三维PIC软件仿真并优化,研究了电子参数、几何结构参数、磁场参数与增益之间的关系,对折叠波导慢波结构的设计具有一定的参考意义。     

基于微通道致冷的大功率LED阵列封装热分析

采用微通道致冷技术,设计了大功率LED阵列封装的微通道致冷结构,并应用热分析软件模拟了其热性能,探讨不同鳍片结构尺寸、流速、功率等参数对LED多芯片散热效果的影响.文中提出了采用交错通道以提高LED封装的散热能力,模拟结果显示,交错微通道致冷的封装结构能很好地满足大功率LED阵列的散热需要.     

改善效率的0.14 THz折叠波导慢波结构设计

在研究0.14 THz折叠波导行波管中,提出一种三段相速跳变的设计,使得电子能够在输出段与行波场发生速度再同步,从而提高了电子工作效率。根据色散公式,找到一种影响相速变化的结构因素。通过优化设计进行大信号程序计算,在电压14.95 kV、工作电流30 mA时,与未采用相速变化的结构相比,140 GHz时功率提高了0.84 W,效率提高了9.13%;在142 GHz时功率提高了0.88 W,效率提高了10.4%;-1 dB带宽由原来的5 GHz提高到7 GHz,扩展了行波管的带宽,提高了电子与波的互作用效率。     

低热耗空间行波管电子枪仿真与结构优化

为提高空间行波管的效率,本文采用在阴极热屏筒上开孔的方法减小热子功耗,通过仿真得到优化的阴极热屏结构,并对仿真结果进行了实际测试和验证。结果表明,实测数据与仿真数据在仿真模型规定的950~1010℃范围内,仿真模型的误差范围在2.47%~4.45%之间,电子枪热子热耗降低了24.28%。     

半导体激光器非典型宏通道水冷散热系统设计

针对大功率半导体激光器散热系统展开设计研究。首先，对水冷散热系统的流体通道中的冷却液进行了流体分析，结果表明在传统矩形流体通道结构中，冷却液在进液口处和弯度较小处容易产生湍流空洞。湍流空洞不仅会产生空泡腐蚀效应，还会导致靠近热源的上层冷却液填充不充分，降低系统的散热效率；其次，在传统流体通道结构的基础上，提出了一种非典型宏通道结构的优化模型。采用有限元分析软件Fluent分别对散热模型的分布和激光器模块器件的分布进行了数值模拟，流场结果表明优化模型中冷却液流动时没有湍流空洞产生，散热系统可靠性更高，冷却液在流体通道的上层填充效果更好，同时解决了传统模型中流体在局部流道中流速缓慢的问题，使散热系统具备更良好的散热性能。接着又通过温度场仿真结果得出，优化模型搭建的散热系统工作时激光器最高温度可降低2 ℃，且热源1上温度更均匀，热源3上温度降低1.25 ℃；最后，在激光器满功率输出情况下进行的散热实验对比，获得的实验数据与仿真结果基本一致。