行波管作为目前使用较为普遍的一类微波放大器件,具有高功率、宽频带、大增益等特点,大量应用于电子对抗、雷达及通信领域。由于军事装备性能的不断完善,促使行波管不断向更宽的频带发展;同时设备对灵活性的需求,使得微型化行波管的研发变得极为重要。宽频带、大功率、小型化都将导致更高的热负载,影响到行波管的使用寿命和可靠性,因此对行波管进行热性能分析具有极其重要的意义。本文以传热学理论为依据,通过理论分析与仿真软件相结合,对行波管的慢波结构进行热形变和高频特性分析,最终设计了一款散热能力得到明显改善的行波管慢波结构。本文的主要工作有:1.行波管慢波结构的热性能及高频特性研究,包括:热力学第一定律、传热学基本原理、接触热阻、慢波结构的产热与传递、高频特性以及热分析的有限元理论和ANSYS软件介绍。2.扇形夹持杆慢波结构的热及形变分析。以热力学基础知识为理论依据,结合有限元(FEM)理论,利用仿真软件ANSYS对慢波结构进行热分析,仿真结果以温度分布图的形式显示;然后使用ANSYS的热-结构耦合模块,将热仿真的结果作为负载,作用到结构单元上,对其进行形变分析,得到高温下各组件的形变位移图。在进行热研究时:重点研究了接触热阻问题,对两种不同的热阻处理方法进行了深入研究及对比。在处理形变分析时,通过MTSS软件计算慢波结构的高频参数,论证热形变对行波管性能的影响。3.高散热慢波结构的设计与优化。分别从降低系统产热和提高系统散热两个方面进行考虑,从夹持组件的材料、形状、翼片、表面覆膜四个角度出发,利用ANSYS软件对同一型号的行波管进行仿真求解,综合散热能力及高频特性两个方面,设计了一款散热能力得到大幅度提高的慢波结构,并对其进行了高温下的形变研究。其中:在螺旋线表面覆膜研究时,考虑到覆膜材料对高频特性的影响,仅对产热较为集中的后半段进行覆膜处理;对于综合热分析结果以及行波管理论两方面而设计的环T型夹持结构,利用MTSS计算其色散特性、耦合阻抗,对比不同尺寸对高频参数的影响,进而确定各组件的具体尺寸,并对该新型夹持结构进行形变分析。