شماره مدرك
20931
شماره راهنما
17981
پديد آورنده
موسوي، امير
عنوان
تحليل، طراحي و شبيهسازي يك لامپ مگنترون نسبيتي باند L
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مخابرات ميدان و موج
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
چهارده، 102 ص.
توصيفگر ها
مگنترون باندL , نسبيتي , طلوع خورشيدي , كاتد شفاف , خروجي پراشي
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/27
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي برق
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/11/28
كد ايرانداك
23206957
چكيده فارسي
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.
چكيده انگليسي
Relativistic magnetrons, as one of the important sources of high-power microwave generation, play a key role in applications such as high-power radar systems and electromagnetic effects simulation due to their ability to produce high-power pulsed outputs. The importance of these devices stems from the combination of a relatively simple structure with high output power and the capability to operate under extreme voltage and current conditions. In this study, with the aim of designing and analyzing an L-band relativistic magnetron, an admittance model is first employed to model the magnetron in order to achieve a more accurate understanding of its behavior. In the next step, based on data and results reported in previous studies, a set of suitable geometric dimensions for the magnetron is selected to provide a basis for the initial design. Then, to determine optimal operating conditions, physical criteria affecting magnetron performance, including the Hartree and Hull cutoff conditions are applied, and the stable operating region of the device is identified. Subsequently, an analysis of the selected dimensions is performed to investigate variations in the operating frequency with respect to geometric parameters. After that, the designed device is evaluated using numerical simulation based on the particle-in-cell (PIC) method to assess its performance. Considering the limitations of classical power extraction methods, a diffraction output scheme is chosen, which has been reported in recent studies as a more efficient approach. Finally, a relativistic magnetron with a rising-sun anode structure and a transparent cathode, along with a diffraction output, is designed and simulated. Simulation results show that this device operates at a frequency of 1.911 GHz, delivering a peak power of 30 MW with an efficiency of 28.5% at an anode–cathode voltage of 250 kV and an axial magnetic field of 0.076 T. These results indicate that combining a transparent cathode with an appropriate output architecture can achieve a reasonable balance among efficiency, output power, and magnetic field requirements in the L band.
استاد راهنما
ابوالقاسم زيدابادي نژاد
استاد مشاور
ذاكرحسين فيروزه
استاد داور
محسن مداح علي , احمد بخت افروز