تحليل، طراحي و شبيه‌سازي يك لامپ مگنترون نسبيتي باند L

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

مگنترون‌هاي نسبيتي به‌عنوان يكي از منابع مهم توليد ريزموجِ توان‌بالا، به‌دليل قابليت ايجاد توان‌هاي پالسي پرقدرت، نقش كليدي در كاربردهايي نظير سامانه‌هاي راداري توان‌بالا و شبيه‌سازي اثرات الكترومغناطيسي ايفا مي‌كنند. اهميت اين افزاره‌ها ناشي از تركيب ساختار نسبتا ساده با توان خروجي بالا و قابليت كار در شرايط ولتاژ و جريان شديد است. در اين پژوهش، با هدف طراحي و تحليل يك مگنترون نسبيتي در باند L، در گام نخست به‌منظور دستيابي به درك دقيق‌تر از رفتار مگنترون، از مدل ادميتانسي براي مدل‌سازي مگنترون استفاده شده است. در مرحله بعد با اتكا به داده‌ها و نتايج گزارش‌شده در پژوهش‌هاي پيشين مجموعه‌اي از ابعاد هندسي مناسب براي مگنترون انتخاب گرديد تا مبنايي براي طراحي اوليه فراهم شود. سپس، به‌منظور تعيين شرايط كاري بهينه، از معيارهاي فيزيكي مؤثر بر عملكرد مگنترون، از جمله شرايط قطع هال و هارتري بهره گرفته شد و محدوده عملكرد پايدار افزاره مشخص گرديد. در ادامه تحليلي بر روي ابعاد انتخابي انجام شد تا تغييرات فركانس كاري نسبت به پارامترهاي هندسي بررسي شود. پس از آن، افزاره طراحي‌شده با استفاده از شبيه‌سازي عددي مبتني بر روش PIC مورد ارزيابي قرار گرفت تا عملكرد بررسي شود. راهبرد استخراج توان با توجه به محدوديت‌هاي روش‌هاي كلاسيكي، بر پايه خروجي پراشي انتخاب گرديد كه در مطالعات نوين به‌عنوان روشي كارآمدتر گزارش شده است. در نهايت، يك مگنترون نسبيتي با ساختار آند طلوع خورشيدي و كاتد شفاف به‌همراه خروجي پراشي طراحي و شبيه‌سازي شد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه اين افزاره در فركانس كاري 911/1 گيگاهرتز، توان اوج 30 مگاوات و بازده 5/28 درصد را با ولتاژ آند-كاتد 250 كيلوولت و ميدان مغناطيسي محوري 076/0 تسلا كار مي‌كند. اين نتايج بيانگر آن است كه تركيب كاتد شفاف با معماري مناسب خروجي مي‌تواند توازن قابل قبولي ميان بازده، توان خروجي و نيازمندي ميدان مغناطيسي در باند L ايجاد كند.

236974

مخابرات ميدان و موج

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان