行波管磁场自动测量系统

行波管磁场自动测量系统
行波管由于其宽频带、高增益的特性,已经成为雷达、通信、电子对抗等领域里应用最广泛的微波放大器件,其工作原理是利用电子注将自身能量传递给微波信号从而实现信号放大。

但是电子间存在着空间排斥力,若不对其进行约束,必然会烧毁行波管。

行波管磁系统就是用来聚焦电子的,它直接影响到行波管的功率、频带宽度和稳定性,对磁系统的轴向磁场强度的分布测量无论是在行波管的设计阶段还是生产组装阶段都有重要意义。

国内行波管生产企业采用的传统手动测量磁场的方法存在着测量精度低、测试时间长,测试效率低等问题,因此,研制一套实用的行波管磁系统的轴向磁场自动测试系统对解决上述问题具有非常重要的价值。

本文首先深入研究了国内外行波管永磁系统磁场测量方法的进展,分析了各种磁场测量方法的优劣性,并在手动测量的基础上,结合实验室现有条件,确定了行波管磁系统自动测试系统的设计方案。

该方案主要分为硬件平台和软件平台的设计。

硬件系统包括数据采集子系统、运动控制子系统、固定装置子系统和数据处理子系统,同时根据数据采集的需要设计了一套用于探针和磁系统轴向中心对中的子系统。

软件系统包括运动控制模块、用户管理模块、数据采集和显示模块、测量结果处理模块等。

本课题以虚拟仪器技术为核心,自动化测量软件的开发与调试都是基于LabWindows/CVI及其函数库。

测量人员在测试软件上输入运动控制参数,软件自动生成控制指令并通过串口发送给仪器,从而实现计算机对电控平移台及探针的位置控制和数据采集控制。

测量过程中,软件面板会实时显示位置信息和磁场信息,测量结束后,软件会自动输出磁场强度随位置变化的二维曲线结果图。

除此以外,所有测试信息都会自动保存在计算机上,方便用户查看与调用。

最后,本课题对一个实验样品进行实际测量,并将测量结果导入微波管模拟仿真软件MTSS,利用MTSS和实测磁场数据进行注波互作用数值模拟,然后将结果和外加理论磁场时的结果进行对比,完成误差分析。

实验结果表明,本文研制的行波管轴向磁场自动测试系统工作稳定,测量结果准确高效,对于提高行波管生产效率、节约研制成本、提升管子性能等方面具有重要意义。