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S波段旭日型可调谐磁控管三维数值模拟研究

发布时间:2018-01-12 03:30

  本文关键词:S波段旭日型可调谐磁控管三维数值模拟研究 出处:《电子科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


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【摘要】:相对论磁控管是作为高功率微波源在许多领域都有广泛的应用前景。由于旭日型可调谐的相对论磁控管具有频率可调谐、模式隔离度好和输出功率高等许多优点,有很好的研究前景和科研价值,有望在以后的高功率微波源中有更多应用。首先,对相对论磁控管的霍尔截止条件和哈垂同步条件进行了分析,对A6型相对论磁控管和旭日型相对论磁控管的工作区进行了对比,确定10腔旭日型结构比传统的A6结构拥有更宽的工作区间。其次,通过使用CHIPIC软件和国外先进粒子模拟软件模拟10腔旭日型相对论磁控管进行对比和对CHIPIC软件模拟结果与实验结果对比,证明CHIPIC软件在模拟相对论磁控管是可行的。再次,模拟计算旭日型相对论磁控管结构参数和工作电参数对其工作模式振荡、输出功率,输出效率和调谐带宽的影响。模拟结果显示:(1)阴极半径跟旭日型相对论磁控管的输出功率和效率密切相关,合适的阴极半径能够提高输出功率和效率;(2)阴极长度对旭日型相对论磁控管的工作特性和输出结果也有一定的影响,在一定的范围里,阴极长度越长,输出功率越高,阴极长度越短,输出效率越高;(3)耦合口角度和耦合口结构对旭日型相对论磁控管的Q值有一定的影响,在一定的区间内耦合口开口角度增大会降低Q值。耦合口结构选择渐变式结构对输出结果更为有利;(4)工作的电参数对旭日型相对论磁控管的工作特性和输出结果影响较大,选择合适的工作点非常重要。最后,通过对以上影响旭日型相对论磁控管的因素分析,对旭日型相对论磁控管进行了结构和工作电参数的优化,其模拟结果为当旭日型相对论磁控管工作中心在(800kV,0.64T)时,小腔的可调谐深度为3mm-24mm,频率可调谐区间为3.13GHz—2.12GHz,调谐带宽为1GHz,在整个调谐带宽内输出功率大于1.45GW,在小腔深度为10mm时,旭日型相对论磁控管有最大功率2.94GW。
[Abstract]:Relativistic magnetron is widely used as a high power microwave source in many fields. Because of the tunable solar type relativistic magnetron has tunable frequency. There are many advantages such as good isolation and high output power, which have good research prospect and scientific research value. It is expected to have more applications in the future high power microwave source. First of all. The Hall cutoff condition and Hadian synchronization condition of the relativistic magnetron are analyzed, and the working areas of the A6 relativistic magnetron and the rising sun relativistic magnetron are compared. It is determined that the 10-cavity sun-type structure has a wider working range than the traditional A6 structure. By using CHIPIC software and foreign advanced particle simulation software to simulate 10 cavity solar relativistic magnetron, the simulation results of CHIPIC software and experimental results are compared. It is proved that the CHIPIC software is feasible in simulating the relativistic magnetron. Thirdly, the structural parameters and the working electrical parameters of the Asahi type relativistic magnetron are simulated to oscillate and output the output power of the relativistic magnetron. The simulation results show that the cathode radius is closely related to the output power and efficiency of the solar relativistic magnetron, and the appropriate cathode radius can improve the output power and efficiency. (2) the length of cathode has a certain influence on the working characteristics and output results of the sun-type relativistic magnetron. In a certain range, the longer the cathode length, the higher the output power and the shorter the cathode length. The higher the output efficiency; The angle of coupling port and the structure of coupling port have certain influence on the Q value of the Asahi relativistic magnetron. The Q value will be reduced by increasing the opening angle of the coupling port in a certain interval, and the output result will be more favorable if the structure of the coupling port is chosen gradually. The working parameters have a great influence on the working characteristics and output results of the solar relativistic magnetron. It is very important to select the appropriate working point. Based on the analysis of the factors affecting the rising sun type relativistic magnetron, the structure and working electric parameters of the rising sun type relativistic magnetron are optimized. The simulation results show that the tunable depth of the small cavity is 3mm-24mm when the working center of the sun-type relativistic magnetron is 800kV ~ 0.64T. The tunable frequency range is 3.13 GHz ~ 2.12 GHz, the tuning bandwidth is 1 GHz, the output power is more than 1.45 GW in the whole tuning bandwidth, and the depth of the cavity is 10 mm. The maximum power of the solar relativistic magnetron is 2.94 GW.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN123

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本文编号:1412515

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