大功率行波管两级降压收集极的设计

发布时间：2019-09-10 12:13

【摘要】：主要介绍了某X波段大功率耦合腔脉冲行波管两级降压收集极的CAD分析、结构设计及研制结果。通过使用国营第七七二厂2.5维互作用程序软件包(TWTC软件)对行波管输出端96条电子轨迹的半径,轴向、径向速度模拟并分析,判断电子注层流性情况,然后对两级降压收集极进行光学设计、结构设计和热分析,装管验证结果表明:实测值结果与理论计算的两级降压收集极各电极电流分配比例、收集极效率等参数接近。
【图文】：

－２Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｒｅｆｏｃｕｓｉｎｇｓｅｇｍｅｎｔ图１再聚焦段结构图为负值，说明该轨迹偏向轴而不是远离轴，后果是电子注投向轴，电子注出现交叉，层流性变差，并在进入降压电极的减速电场作用下，极有可能返回到慢波线，，形成返流电子注。由表１可知：９６条电子轨迹中３６条有负的径向速度ｖｒ，占３７．５％，说明层流性较差，需要对层流性进行改善。１．２电子注层流性的改善为了改善电子注的层流性，设计一段再聚焦段，添加再聚焦段后的结构如图１所示。对经过再聚焦段作用后的９６条电子轨迹的分析数据，如表２所示。表２９６条电子注的轨迹信息Ｔａｂｌｅ２Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ９６ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｔｉｍｅＴ／ｓｒａｄｉｕｓＲ／ｍａｘｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｖｚ／（ｍ·ｓ－１）ｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｖｒ／（ｍ·ｓ－１）ｃｕｒｒｅｎｔΔＩ／Ａ０．３２５２×１０－８０．１１５３×１０－２０．８６１４×１０８－０．７２２４×１０７０．５１９×１０－１０．３２５３×１０－８０．１４６７×１０－２０．８５７４×１０８０．９７１８×１０７０．５１９×１０－１……………０．３３５８×１０－８０．１６８５×１０－２０．８２０６×１０８０．９９０８×１０７０．５１９×１０－１０．３３５９×１０－８０．９２４５×１０－２０．８１０８×１０８－０．５２４７×１０７０．５１９×１０－１ｐｏｗｅｒｏｕｔ／ＷｐｏｗｅｒｌｏｓｓｉｎＳＷＳ／Ｗａｃｃｅｌｅｒ

对应的电位值为Ｖｅｆｆ，则ｅＶｅｆｆ＝１２ｍ（ｖ２ｚ＋ｖ２ｒ）（２）式中：ｅ为电子电荷，单位为Ｃ；ｍ为电子质量，单位为ｋｇ。Ｆｉｇ．２Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｔｒａｊｅｃｔｏｒｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｄｙｎａｍｉｃｓｔａｔｅ图２动态情况下电子轨迹及能量分布１．３收集极ＣＡＤ光学设计增加再聚焦段后，９６条轨迹经ＴＷＴＣ软件计算，仿真考虑二次电子情况下动态的电子分布情况及其功率谱密度情况如图２所示。由图２容易发现，增加一段再聚焦段后，９６条轨迹能较均匀地散开在两个降压电极的内圆柱表面上，有利于散热。１．４降压收集极的效率分析根据整机的要求，结合各电极降压对总效率的影响，第一收集极电压Ｖｃ１ｋ（相对阴极）工作电压取值１７ｋＶ，第二收集极电压Ｖｃ２ｋ（相对阴极）工作电压取值１１．３ｋＶ。通过从再聚焦段末端得到９６条轨迹的半径、径向及轴向速度，计算每条轨迹的等效电压。由表２得到的９６条轨迹等效电压分类如表３所示。由表３并结合所研大功率脉冲行波管加电条件可看出，如果第二降压收集极有足够大的孔径，且离降压区强激光与粒子束
【作者单位】： 南京三乐集团有限公司;
【基金】：国家专项基金项目
【分类号】：TN124

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本文编号：2534020