S波段大功率多注速调管的粒子模拟研究
发布时间：2021-01-19 00:19
速调管是一种成果比较完善,发展比较迅速的微波放大器件。多注速调管发展的前提基础是单注速调管,相对于单注速调管来说,多注速调管具有工作电压低、宽频带、高频率和高增益的优点。速调管在微波放大器件中占有不可替代的地位,并且也有广大的应用前景,粒子模拟计算在其研究过程中也起到重要的作用。本论文主要对S波段TM010多注速调管进行基础理论和三维粒子模拟研究。结合多种粒子模拟软件对速调管的谐振腔、输入输出结构以及整管进行全面的研究分析。理论研究主要包括基本的速度调制、密度调制、空间电荷理论、多电子注受力以及电子注聚焦系统。基础研究部分主要是结合CHIPIC、MAGIC、CST、HFSS等粒子模拟软件着重研究分析了冷腔状态下速调管输入输出回路以及谐振腔的各种性能参数,包括电磁场分布,模式耦合变换、谐振频率等性能参数,着重研究了输出结构π模双间隙的电磁场分布,模式变换,以及圆柱形中间谐振腔的结构尺寸对谐振频率f,特性阻抗R/Q,品质因数Q的影响。论文整体主要利用CHIPIC粒子模拟软件对S波段TM010模式的18电子注多注速调管进行全三维的粒子模拟研究。考虑...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
速调管的内部结构和外形电子枪的主要作用是发射出适合各个类型的速调管的电子注，主要包括阴极、聚束极和阳极
号从输出腔耦合输出。收集极主要的作用就是收集剩余的电子，将这些电子的动能转化为热能散发出去。散发这些能量的方法一般是液体冷却，风冷却和蒸发冷却，图 1-1 中的收集极水嘴就是起到液体冷却的作用。速调管的内部组件和外形如图 1-1 所示，除了上文提到速调管工作所必须的电子枪、高频互作用段、聚焦系统和收集极等，还有降温处理装置和保证美观的外壳。1.3.2 速调管的工作原理速调管的工作原理如图 1-2 所示。电子注通过输入腔时，在从输入口输入的高频信号所激发的高频场的作用下发生速度调制，具体来讲就是在高频场正半周期通过输入腔的电子的速度增加，在高频场的负半周期通过输入腔的电子的速度减小。由于漂移段是个等位体，电子在发生速度调制之后会做匀速运动，这样速度较快的电子会慢慢的追赶上速度较慢的电子，使电子的分布疏密不均匀，从而实现密度调制，出现群聚现象。
效率以及寿命和可靠性等方面的要求也在不断的提高，因此也需要发展起来一些新型的研究工具，尤其是计算机模拟系统的发展。CHIPIC 粒子模拟软件是电子科技大学自主研发的一款三维粒子模拟软件，它集合了很多粒子模拟软件的优点，用户不仅可以通过界面来建模，而且可以很直观地看到自己在建模过程中仅看文本不容易找到的小错误。建模之后就可以自动生成相对应的文本，这样既可以帮助用户直观地看到模型的三维立体图，也可以很方便的从文本里查到模型每一部分所对应的具体参数，以便在仿真的时候可以增删查改。CHIPIC 粒子模拟软件是国家 863 项目的成果之一，它模拟的理论依据是麦克斯韦方程，主要运用时偏、高 Q 和中心差分算法来进行模拟。其网格划分可以分为均匀网格和非均匀网格，端口以及器件边界一般采用 port 端口和 freespace 吸收边界，在各种高功率真空器件的仿真上有很大的应用价值[10]。此款软件不仅有以上的优势，而且还可以进行分段和整体的并行运算，这样就节省了很多时间，大大提高了仿真的效率。这是相对于其他的粒子模拟软件不可忽略的优势。S 波段多注速调管的模型如图 1-3 所示。
本文编号：2985950
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
速调管的内部结构和外形电子枪的主要作用是发射出适合各个类型的速调管的电子注，主要包括阴极、聚束极和阳极
号从输出腔耦合输出。收集极主要的作用就是收集剩余的电子，将这些电子的动能转化为热能散发出去。散发这些能量的方法一般是液体冷却，风冷却和蒸发冷却，图 1-1 中的收集极水嘴就是起到液体冷却的作用。速调管的内部组件和外形如图 1-1 所示，除了上文提到速调管工作所必须的电子枪、高频互作用段、聚焦系统和收集极等，还有降温处理装置和保证美观的外壳。1.3.2 速调管的工作原理速调管的工作原理如图 1-2 所示。电子注通过输入腔时，在从输入口输入的高频信号所激发的高频场的作用下发生速度调制，具体来讲就是在高频场正半周期通过输入腔的电子的速度增加，在高频场的负半周期通过输入腔的电子的速度减小。由于漂移段是个等位体，电子在发生速度调制之后会做匀速运动，这样速度较快的电子会慢慢的追赶上速度较慢的电子，使电子的分布疏密不均匀，从而实现密度调制，出现群聚现象。
效率以及寿命和可靠性等方面的要求也在不断的提高，因此也需要发展起来一些新型的研究工具，尤其是计算机模拟系统的发展。CHIPIC 粒子模拟软件是电子科技大学自主研发的一款三维粒子模拟软件，它集合了很多粒子模拟软件的优点，用户不仅可以通过界面来建模，而且可以很直观地看到自己在建模过程中仅看文本不容易找到的小错误。建模之后就可以自动生成相对应的文本，这样既可以帮助用户直观地看到模型的三维立体图，也可以很方便的从文本里查到模型每一部分所对应的具体参数，以便在仿真的时候可以增删查改。CHIPIC 粒子模拟软件是国家 863 项目的成果之一，它模拟的理论依据是麦克斯韦方程，主要运用时偏、高 Q 和中心差分算法来进行模拟。其网格划分可以分为均匀网格和非均匀网格，端口以及器件边界一般采用 port 端口和 freespace 吸收边界，在各种高功率真空器件的仿真上有很大的应用价值[10]。此款软件不仅有以上的优势，而且还可以进行分段和整体的并行运算，这样就节省了很多时间，大大提高了仿真的效率。这是相对于其他的粒子模拟软件不可忽略的优势。S 波段多注速调管的模型如图 1-3 所示。
本文编号：2985950
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