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研究生:黃天政
研究生(外文):Tien-cheng Huang
論文名稱:船用雷達微波管比較與磁控管替代研究
指導教授:程啟正程啟正引用關係
指導教授(外文):Chi-Cheng Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:磁控管
外文關鍵詞:magnetron
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人們ㄧ提起雷達,往往都會把它和軍事用途聯想在ㄧ起,因為雷達的發展自有史以來ㄧ直離不開軍事上的用途,且雷達之所以被發展及重視也濫觴於軍事及戰爭。但是隨著雷達科技的發展,它在人類的生活及經濟活動中的應用也越加廣泛。其實,就雷達本身技術而言,多數可以軍事與民生共用。
然而,雷達的特性除了電路設計的差異外,其微波元件的選用更是差異的主要因素。舉凡輸出功率大小、頻帶寬度、調變速度及目標重複率等,均是雷達系統設計之初所須定義的重點。
本研究可概括為三大部分;第一先就磁控管、調速管及行波管等最常用之微波元件綜整,加以比較各雷達系統選擇的考量因素,作為維修分類的參考。第二為對問題研究之標的物-磁控管的原理說明、兩型磁控管之自動頻率控制電路進行分析、管體規格比較、設計代用磁控管所需加裝機械介面之轉接頭並加以製作、組裝與裝機測試。第三部分則進行兩個同軸磁控管改變空腔(產生不同射頻)所需拉力測試、對伺服馬達選用進行評估、設立測試系統及針對所代用之同軸磁控管特性測試。
最後以手動調頻實測並調整發射頻率與本地振盪頻率相同,使回授自動頻率控制迴路能獲得穩定訊號。整個研究在最短的時間尋找一個方法解決問題,雖是暫時代用,但在過程中對磁控管研究獲致相當成果。
People always think of the RADAR with military then talking about it and it is reasonable. The development of RADAR is depended on military requirement and be emphasized, noticed in the war. Come with the technology development of RADAR. It was effect the human life and economic activity more and more. In fact, most of the technologies for RADAR system are used by military and civilian.
However, the characteristic of RADAR except circuit design but selection micro-tube also. There are many main points the power output, pulse width, duty cycle, update rate etc. are different key points when the RADAR system were designed.
This thesis included three main parts. First, the characteristics and the functions of magnetron, klystron and traveling wave tube were compared and analyzed by RADAR system designed. This specification can be use for RADAR maintenance. Secondarily, the purpose is to research the VMX1389 type magnetron and SFD354H type magnetron and compare automatic frequency control, design and manufacture adapter for VMX1389 tube. The third, according to test tension which change the cavity and frequency of tube between two coaxial magnetron and find out the servo motor then analyze it.
We set up a testing system to test the coaxial magnetron also.
Using hand adjusting the magnetron tube to match local oscillator frequency and to get a stable feedback signal then control output frequency is the final thesis result. All the purpose of this thesis is to modify the magnetron and to resolve the CSS RADAR system without magnetron.
第一章 緒 論1
1.1研究動機1
1.2研究方法2
第二章 船用雷達微波管比較4
2.1雷達的發展4
2.2雷達的心臟-微波管5
2.2.1磁控管 5
2.2.1.1磁控管發展史5
2.2.1.2磁控管工作原理6
2.2.1.3磁控管的精進11
2.2.2調速管 14
2.2.2.1調速管發展史14
2.2.2.2調速管工作原理14
2.2.3行波管 16
2.2.3.1行波管發展史16
2.2.3.2行波管工作原理18
2.2.4微波管效能與運用比較19
2.2.4.1.特性及應用比較 19
2.2.4.2.操作形式與特性 20
第三章 磁控管替代研究 25
3.1雷達自動頻率控制25
3.2 ABC與CSS雷達自動頻率控制電路介紹26
3.2.1 ABC雷達自動頻率控制27
3.2.2 CSS雷達自動頻率控制30
3.3 ABC與CSS雷達磁控管介紹36
3.3.1 ABC雷達磁控管設計36
3.3.2 CSS雷達磁控管設計37
3.4替代性方案分析39
3.4.1 ABC雷達磁控管研改分析39
3.4.1.1自動頻率控制線路比較39
3.4.1.2 磁控管管體特性比較40
3.4.2.ABC雷達磁控管研改方案42
第四章 ABC雷達磁控管研改與實驗49
4.1實驗設備與測試49
4.1.1實驗設備49
4.1.2測試項目及步驟52
4.1.2.1新結合之雷達磁控管頻率測量52
4.2選用適合驅動的伺服馬達54
4.2.1拉力測試及比較54
4.2.2伺服馬達的選用55
4.3用ABC雷達磁控管以手調控制56
4.3.1磁控管空腔位移及頻率關係量測57
4.3.2 ABC雷達磁控管以手調控制60
第五章 結 論65
[1]Merrill I. Skolnik,,”Introduction to Radar Systems”,儒林圖書公司,(1981)。
[2]David R. Frieden,”Principles of Naval Weapons Systems” United States Naval Institute,(1985)。
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[10]“Technical Manual Installation,Operation,Maintenance Instructions of an RSS-13 Radar Subsystem volume 1”,Varian/Beverly Division for Chung Shan Institute。
[11]“Technical Manual Installation,Operation,Maintenance Instructions of an RSS-13 Radar Subsystem volume 2”, Varian/Beverly Division for Chung Shan Institute。
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