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第一篇cad技术论文范文参考：微波管电子光学系统CAD技术研究
微波管是一种将带电粒子的动能转变为超高频电磁场能的功率放大器件,广泛用于数据通信、电子对抗、预警飞机、火控雷达、精密制导,在现代军事电子装备中显示出不可取代的重要作用.微波管的研制涉及到电子光学、磁学、阴极电子学、微波电子学、电磁场理论、材料学、机械与热分析诸多学科,工艺过程十分复杂.计算机技术的发展与应用,极大地促进了微波管技术的进步.同时,CAD已经成为研制行波管的主要手段,提高微波管的设计能力,缩短开发周期,减少整管硬件实验,改善微波管性能,固化已有经验,也愈来愈离不开计算机辅助设计.电子光学系统由电子枪、聚焦系统和降压收集极三部分组成,内容涉及电子注的产生、成形、维持和收集,是微波管的重要组成部分.电子光学系统提供的电子注质量和相关参量从根本上决定了诸如效率、增益、工作稳定性和噪声特性等微波管的重要参量.采用计算机模拟和CAD技术是改进和优化设计、提高电子注质量的重要手段.
本论文工作延续总装备部军事电子预研“九五”重点项目“宽带大功率行波管CAD技术研究”,在总装备部军事电子预研“十五”重点项目“微波管CAD技术研究”和总装备部军事电子预研“十一五”重点项目“微波管CAD技术”的资助下,立题“微波管电子光学系统CAD技术研究”,对微波管电子光学系统的基础理论和CAD技术进行了全面和深入的研究.采用现代软件工程化思想结合面向对象分析设计方法以及微波管电子光学基本物理模型,开发和改进了二维行波管电子光学系统各部件CAD软件,其中包括电子*拟软件UESTC GUN、周期永磁聚焦系统模拟软件UESTC PPM、多级降压收集极模拟软件UESTC MDC及电子光学一体化设计软件UESTC EOS,研究轴对称情况下的行波管电子光学系统器件工作状态,并在国内相关工厂和研究所推广使用,为电子光学系统器件的设计和优化提供了方便、准确、快捷的工具.在此基础之上,开发了全三维有限元微波管电子光学系统模拟软件EOS,主要模拟对象为微波管电子光学系统中常用器件,如轴对称电子枪、栅控电子枪、多注电子枪、非轴对称多级降压收集极等,并进行了大量测试,满足工程设计需要.同时根据相关理论,开发出应用于离子光学中的离子引出模拟软件IOS,并与OOPIC软件进行对比,结果吻合.
第二篇cad技术论文样文：基于FPGA的可重构系统及CAD技术研究
可重构计算同时具有软件的灵活性和硬件的高性能,是一种新型的计算模式,目前已成为一个研究热点.由于可重构计算的研究仍处于发展阶段,还面临很多问题需要解决,如在可重构应用设计过程中,缺乏便捷、通用的计算机辅助设计工具来将应用设计映射到可重构系统,包括任务划分、映射等.此外,如何缩短系统重构时间,提高可重构系统性能是可重构计算所面临的一个关键问题.本文针对这些问题开展研究,并主要完成了以下工作:
(1)采用Xilinx公司支持二维区域部分可重构的Virtex-4 FPGA,设计了一个可重构系统硬件平台,作为研究面向可重构系统的操作系统和其他应用的硬件基础.本论文详细介绍了该硬件平台的功能结构、配置方法、以及系统的体系结构和系统开发流程.
(2)针对可重构计算中的硬件任务划分问题,提出一种概率构造算法与遗传算法融合的算法,通过引入表示划分结果多样性的度量方法,利用概率构造算法产生具有多样性的较优的初始群体,并在此基础上利用遗传算法寻求最优解.实验表明,该算法在求解质量上高于列表算法,在同等解质量的情况下,比随机产生初始群体的遗传算法运行时间提高一倍以上,并且划分问题规模越大,优势越明显.
(3)基于FPGA的可重构系统的重构时间与配置文件的大小直接相关,为了缩短系统重构时间,从布局的角度提出了一种缩小FPGA配置文件的算法.该算法是针对基于查找表的FPGA,并在VPR布局算法的基础上进行改进.该算法除了考虑减少连线长度和关键路径延时之外,还通过将前一个电路的查找表配置信息引入到布局算法的价格函数中,以尽量减少前后两个电路在FPGA中布局后所对应的查找表配置信息的差异.实验结果表明,当采用差量配置方式对FPGA进行配置时,该算法能缩小整个差量配置文件的长度,从而缩短系统重构时间.
(4)为了缩短基于FPGA的可重构系统重构时间,提出了一种在差量配置模式下缩小FPGA配置文件的布线算法.在经典的FPGA布线算法考虑的主要因素(提高布线资源的利用率和减少关键路径延时)之外,该算法还考虑了前后两个电路在布线资源利用上的相关性,使后一个电路尽量重用前一个电路已使用的布线资源,以减少前后两个电路布线资源配置信息的差异.由于在配置文件中,布线资源的配置信息所占的比例一般要达到70%以上,因此在使用差量配置方式对FPGA进行配置时,就能有效地缩小整个差量配置文件的长度.该算法在VPR算法基础上进行改进,实验结果表明了该算法的有效性.
第三篇cad技术论文范文模板：行波管电子光学系统CAD技术研究
行波管是一种高增益的宽带微波/毫米波功率放大器件,广泛用于数据通信、电子对抗、预警飞机、火控雷达、精密制导,在现代军事电子装备中显示出不可取代的重要作用.行波管的研制涉及到电子光学、磁学、阴极电子学、微波电子学、电磁场理论、材料学、机械与热分析诸多学科,工艺过程十分复杂.计算机技术的发展与应用,极大地促进了行波管技术的进步.同时,提高行波管的设计能力,缩短开发周期,减少整管硬件实验,改善行波管性能,固化已有经验,也愈来愈离不开电子计算机,CAD 已经成为行波管研制的主要手段.
本学位论文工作在总装备部军事电子预研“九五”重点项目“宽带大功率行波管 CAD 软件包研究”和总装备部军事电子预研“十五”重点项目“微波管 CAD设计技术研究”的资助下,对行波管电子光学系统进行了全面和深入的研究.将粒子模拟方法引入到电子光学系统的分析研究中,使用全三维电磁软件 MAFIA建立了行波管电子光学全系统的三维静电 PIC 模型.按照软件工程方法学方法,结合面向对象技术的最新发展以及行波管电子光学基本物理模型,开发了行波管电子光学系统 CAD 软件并集成进“宽带大功率行波管 CAD 软件包”中,为电子光学系统的设计和优化奠定了基础.本论文的主要工作和创新之处在于:1、研究了强流电子光学问题的基本方程组和数值求解方法.对旋转轴对称系统轴坐标系下的静电场、静磁场物理模型和物理方程,考虑空间电荷效应和相对论效应的电子运动方程和轨迹方程进行了深入分析.讨论了静态场的有限元和有限差分数值分析方法以及电子运动方程、轨迹方程、空间电荷密度的数学模型和数值解法.采用直接的矢量表示推导相对论电子运动方程比 EGUN 中通过线性方程组求解的方法更简化明了,二者在结果上是一致的.这些内容为行波管电子光学系统和 CAD 软件的研制奠定了理论基础.2、从电子光学系统的观点出发系统深入分析了行波管电子枪、周期永磁聚焦系统和多级降压收集极.研究了在空间电荷效应及发射电子热初速影响下发射电流在极间的流通规律,采用同时考虑空间电荷效应和热初速效应的 Langmuir 二极管模型对 3/2 次方定律进行了修正.分析了阴极电子初始热速度对电子注成形和电子注质量的影响以及栅控电子枪的设计问题.对于周期永磁聚焦系统研究了其结构和场分布以及小波动条件下电子注在 PPM 中的波动规律.对于收集极研究了多级降压收集极工作原理,收集极效率,二次电子对收集极的影响以及抑制二次电子发射的方法.为电子光学系统的 PIC 模拟分析打下了基础. I<,WP等于10>,中文摘 要 3、论文深入分析了以 EGUN 为代表的传统电子轨迹程序模拟电子光学系统的模拟方法和设计实现思想,指出了该方法存在的不足和缺陷.将粒子模拟方法引入到电子光学系统的分析研究中,建立了包括行波管电子枪、周期永磁聚焦系统和多级降压收集极在内的全系统 3-D 静电 PIC 模型,实现了电子从发射、成形、聚焦(传输)到收集全过程的模拟计算.4、电子*拟的关键在于如何以适当的方法从阴极发射电子,论文采用阴极等效温度和离散化发射角和能量级建立了阴极热电子发射模型,实现了电子枪的精确模拟.大量模拟计算表明该方法较其他电子轨迹程序相比,能够更准确地确定电子注的外形尺寸,包括电子注出口参数(射程和注腰),从而为磁聚焦系统的设计和模拟提供精确的初始条件.https://www.mbalunwen.net/jiazhi/76450.html
5、论文模拟了周期永磁聚焦系统中的场分布特性和电子注静态传输特性,讨论了磁场强度、磁场端部效应、横向速度分布和“过渡区”匹配对电子注聚焦性能的影响,为 PPM 聚焦系统的工程设计和优化提供了有价值的模拟结果.6、多级降压收集极效率是制约整管效率提高的重要因素,引起了各制管单位的高度重视.论文分析了传统二维轨迹程序在模拟非轴对称收集极、电子注入条件和模拟精度方面存在局限,提出了 MAFIA+大信号分析软件对多级降压收集极进行全三维动态 PIC 模拟的方法和收集极效率简化计算公式,模拟实例表明该方法与实验结果吻合较好,为我们深入分析收集极物理机理,研究影响收集极效率提高的制约因素以及改进和优化收集极设计提供了新的途径.7、论文提出了建立包括电子枪、周期永磁聚焦系统在内的一体化电子光学模型,使用 PIC 模拟研究电子注在整管中的静态传输性能的方法.该方法可以减少模拟中的假设和近似,有效缩短模拟时间,提高模拟精度,为实现行波管电子光学系统“一次设计制管成功”提供了新的方法.8、论文系统地运用面向对象建模技术、科学计算可视化方法和软件工程学思想开发了行波管电子光学系统 CAD 软件,可实现从电子枪、周期永磁聚焦系统到多级降压收集极的全面模拟和设计.系统总计 18 000 行 Visual C+ +源代码,运行于 Windows 操作系统,支持普通微机和工作站.具有人机界面友好,计算精度高,操作使用简单,计算过程实时动态显示和结果可视化的特点.9、论文根据有限元系数矩阵特征采用等带宽数据压缩存取技术实现了有限元数据的高效压缩和快速存取.结合电子枪计算域结构特点和有限元网格划分原则开发了四边形有
第四篇cad技术论文范例：行波管注波互作用基础理论与CAD技术研究
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行波管具有工作频带宽、输出功率大、效率高、动态范围大、环境适应性强等一系列显著优点,是目前使用最多的微波电真空器件.而行波管注波互作用过程是行波管工作性能的一个关键部分和核心基础,深入研究行波管注波互作用过程的基础理论和CAD技术,对快速实现行波管结构优化设计,提高输出功率,拓展工作带宽,改善稳定性等一系列性能具有重要的意义.
本论文围绕行波管注波互作用过程的基础理论和CAD技术展开研究工作,工作主要内容及创新包括以下几个方面:
1、针对周期慢波结构得到基本的场分布形式.同时以螺旋线慢波结构为例,在数值上验证了实际的螺旋线内的场在径向严格随贝塞尔函数变化而变化,因此利用三维数值软件计算出色散和耦合阻抗,可以准确再现实际结构中螺旋线内的冷腔场.同时还推导了行波管中电子注对的各次空间谐波的场激励方程,这是注波互作用的理论基础和核心内容.各次空间谐波的场激励表现为高频电流与场分布的共轭在周期时间和周期结构的平均.最后进一步推导了任意周期慢波结构中,前向波的场激励方程和反射波的场激励方程,为建立普适的周期慢波结构注波互作用理论奠定基础.
2、发展了多种模型的基于场论的注波互作用理论,包括计算前向波放大的一维、三维注波互作用多信号非线性理论,计算返波振荡的非线性理论和反射振荡的非线性理论.几种理论都包括场的激励方程,运动方程和空间电荷场计算三个部分并进行了数值验证.三维前向波注波互作用理论重点推导了有限大小粒子的空间电荷场模型,验证的数值结果与实验测试比较接近.同时也建立了返波振荡非线性理论,可以考虑周期磁场对返波振荡的影响,给出非线性状态下计算返波振荡的方式.最后推导了切断及输入输出边界匹配的模型,建立了反射振荡非线性理论,可以用来准确分析行波管内各类因素对反射振荡的影响.
3、提出粒子相位谐波的思想,将任意时刻的粒子相位分布用初始相位(均匀分布)展开,从而建立起欧拉体系的注波互作用理论.若粒子相位分布只取直流分量和一次谐波分量,退化出基于场论的线性欧拉注波互作用理论.其中相位的直流分量表征了电子失去的能量的累积,而一次谐波分量可以建立起小信号理论的特征方程.利用该线性理论对设计行波管的关键指标参数:场相对相位角(场幅角与场增加量幅角之差)进行理论分析,证明其在增幅波建立起来后的线性互作用区基本是不变的.该理论为优化设计行波管提供了理论基础.
4、从电流源出发,通过对电流源展开,得到谐波展开法求空间电荷场的理论基础,推导了一维、二维空间电荷波理论,由于这种谐波展开法计算复杂度是O(N),在计算速度上有一定的优势.
5、研究了行波管中均匀聚焦磁场和周期永磁(PPM)聚焦磁场对电子轨迹波动的影响.得到两种磁场作用下轨迹波动的幅值与轨迹波动周期的定量关系.用注波互作用模块进行了静态轨迹计算,验证了理论上的推导.
6、介绍了以作者为主要开发者开发的注波互作用CAD软件:注波互作用模拟器(BWIS),将第三章的非线性理论诉诸实现,软件具有准确快速、易用性、可视化和操作便捷等特点,可以实现快速和准确的获得行波管设计方案.
7、给出了行波管的优化设计策略,包括空间行波管和宽带大功率行波管设计过程与步骤以及优化算法进行优化.对于高效率的空间行波管提出了一种有效的设计方法,能够快速有效的确定正跳变负渐变螺距的分布,并给出了基于这种设计方法的理论基础.对于宽带大功率行波管,对二次谐波抑制与返波振荡抑制进行了深入的讨论.然后给出了结合返波振荡抑制的宽带大功率设计方案.最后给出了结合单纯形局部优化算法的混合遗传优化算法优化高效行波管的计算实例.
第五篇cad技术论文范文格式：耦合腔行波管注波互作用非线性理论与CAD技术研究
耦合腔行波管以其输出功率大、增益高、散热效果好等特性,而广泛应用于电子对抗、雷达和通信等领域.依靠传统的经验设计方法很难综合性地进一步提高耦合腔行波管的功率、带宽、增益、效率以及非线性特性等性能,因此,高精度的耦合腔行波管CAD(Computer Aided Design)软件就成为改进设计、提高性能的主要手段.研究耦合腔行波管注波互作用过程是发展CAD软件的基础.因此,深入研究耦合腔行波管注波互作用过程的基础理论,对快速实现耦合腔行波管的结构优化设计,提升管子的输出功率,拓展管子的工作带宽以及改善稳定性等一系列性能都具有重要的意义.
本论文的研究工作主要围绕耦合腔行波管注波互作用基础理论和CAD技术实现而展开,主要的工作内容和创新点包括以下几个方面：
1.针对耦合腔行波管高频慢波结构的特性,介绍Curnow和MKK两种常用的等效电路模型.这两个电路都能对耦合腔行波管慢波结构进行很好的等效.文中详细推导了这两个等效电路模型的色散公式、总阻抗公式和特性阻抗公式.根据色散公式以及等效电路特点,针对每个等效电路模型,提出两种计算等效结构参量的方法.使用三个不同频段的耦合腔高频结构,从色散和总阻抗方面,对提出的两个电路的两种等效电路参量的计算方法进行了比较.
2.数值研究了耦合腔高频慢波结构的色散和阻抗特性.从耦合腔结构冷腔场的解析计算公式出发,结合有限元仿真软件HFSS,研究了耦合腔慢波结构中的场的分布情况,包括轴向场和径向场.研究了耦合腔高频结构中的总阻抗以及总阻抗与耦合阻抗之间的关系.从而为耦合腔行波管注-波互作用过程的模拟提供理论依据.
3.分别推导了Curnow和MKK两个等效电路模型的计算矩阵,包括考虑反向波的级联计算矩阵和只考虑前向波的单腔计算矩阵.这些矩阵都可用于互作用过程的模拟计算.与级联计算矩阵相比,单腔计算矩阵中包含的元素少,因此,它的计算速度会更快.在等效电路中用损耗电阻来表示衰减,而耦合腔中的衰减通常都是以dB形式给出的.在级联计算矩阵中,采用牛顿迭代方法,建立了衰减量与等效电路中的损耗电阻的联系,避免了使用复杂的解析公式计算等效损耗电阻的不准确问题.在单腔计算矩阵中,由于只考虑前向波的传播情况,因此,可以通过直接对等效电路模型的端口电压进行衰减以实现对信号进行衰减,从而有效避开了衰减量与等效电路中损耗电阻之间的转换计算问题.
4.推导了一维和三维的运动方程、相位方程、场方程和源电流的计算方程.建立了一维和三维的耦合腔行波管注波互作用理论.以美国休斯公司的卫星通信用行波管961HA管子为例,用建立的一维和三维的耦合腔行波管互作用理论进行模拟计算.并将计算结果与实验值进行了比较,模拟结果与实验值基本吻合.由于本理论也可虑考虑反向波情况,因此,本论文所建立的耦合腔注波互作用理论,可以对驱动振荡进行模拟计算.以961HA管子的结构参数为例,对驱动振荡进行了模拟研究.并探讨使用衰减来抑制驱动振荡,以提高耦合腔行波管的最大输出功率.
5.结合Curnow等效电路模型,研究了休斯型耦合腔行波管高频结构,提出一种优化这种高频结构的方法,以提高管子的输出功率.并以961HA管子为例,结合编写的一维耦合腔行波管注-波互作用代码对这种优化方法进行验证.结果表明,采用这种优化方法,得到的新结构确实提高了输出功率.通过研究休斯型耦合腔行波管高频结构的结构参量与色散、阻抗以及带宽之间的关系,对这种结构的耦合腔行波管正向设计进行了初步探讨.结合编写的一维耦合腔行波管注-波互作用代码,依据某一Ka波段的耦合腔行波管设计指标,设计出符合互作用指标要求的休斯型耦合腔高频结构.
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