回旋管电子光学系统设计与优化

发布时间：2017-08-17 12:01

  本文关键词：回旋管电子光学系统设计与优化

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【摘要】：普通微波管受其结构和工作机理等原因的影响,在毫米波,亚毫米波频段的研究上受到了很大的限制。基于电子回旋脉塞理论的回旋管填补了电磁波源频谱上的一个非常重要的空白区域,它在工作频率和输出功率方面远远超过了普通微波管,在毫米波、亚毫米波科学领域展现出了很强的竞争力和广泛的应用前景。毫米波系统比普通微波系统体积更小且更容易集成,在军工领域一直扮演者重要角色。因此,这些年来国际上对研究回旋管的投入变得越来越多。我国众多科研机构也一直在跟踪研究,包括电子科技大学物电学院和中电十二所都在大力研究回旋管,并且达到了国内外先进水平。由于电子光学系统是回旋管的重要构成部分,所以对其的研究也是回旋管研究的关键之一。本文着重对电子光学系统进行了研究,并用粒子模拟软件进行仿真优化和分析,得到了有参考价值的结论。本文的主要工作有以下几部分:1、根据最基本的电磁场、电动力学原理,讨论了电子光学的理论基础与计算方法。2、详细阐述了磁控注入式电子枪的基本原理,对电子枪的设计思路、初始设计方法、以及优化方法都进行了详尽的论述,并对电子枪系统作了详尽的分析。3、对回旋管的收集极系统进行了研究,阐述了基本工作原理,并分析了磁场对收集极散焦的影响,讨论了优化散焦的方法。4、结合EGUN、Magic和CST三款电磁仿真软件,对电子注进行分析,设计了应用于W波段和D波段的电子光学系统,电子注性能良好并且实现了较好的散焦。在此基础上分析了电磁场分布和电子枪的结构对电子注的速度比、速度零散等参量的影响。
【关键词】：磁控注入式电子枪 收集极 散焦 Magic
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN12
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 高功率毫米波技术简介10-11
• 1.2 电子回旋脉塞的发展与机理11-13
• 1.3 电子光学理论的发展13-14
• 1.4 电子枪的发展简介14-15
• 1.5 收集极对电子注的回收15
• 1.6 本文的主要工作15-17
• 第二章 强流电子光学理论分析17-31
• 2.1 电子光学系统的基本方程17-25
• 2.1.1 电子光学系统中的静电场分析20-21
• 2.1.2 电子光学系统中的静磁场分析21-23
• 2.1.3 电子运动方程23-24
• 2.1.4 电子轨迹方程24-25
• 2.2 回旋管的电子光学理论25-28
• 2.2.1 通电线圈磁场的模拟25-27
• 2.2.2 绝热压缩作用27-28
• 2.3 电子光学系统CAD软件分析28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 94GHz回旋管电子光学系统设计31-49
• 3.1 电子枪的初始设计32-34
• 3.2 电子枪磁场参数和结构参数的优化34-37
• 3.2.1 磁场参数34-36
• 3.2.2 电子枪几何结构的确定36-37
• 3.3 优化结果分析37-44
• 3.3.1 电子注轨迹的优化结果37-40
• 3.3.2 电子枪区及过渡区的能量转换40-43
• 3.3.3 收集极能量转换43-44
• 3.4 收集极散焦理论分析和优化44-48
• 3.4.1 收集极散焦的理论分析44-45
• 3.4.2 收集极散焦的优化45-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 D波段电子光学系统的设计与优化49-59
• 4.1 单阳极磁控注入电子枪的设计与优化49-50
• 4.2 D波段收集极的优化结果50-51
• 4.3 电压、电流和磁场对磁控注入电子枪性能的影响51-56
• 4.3.1 阳极电压对电子注的影响51-52
• 4.3.2 发射电流对电子注的影响52-54
• 4.3.3 阴极磁场对电子注的影响。54-56
• 4.4 电子枪的结构参数对电子注性能的影响56-58
• 4.4.1 阴极半径对电子注性能的影响56-57
• 4.4.2 阴阳极相对位置对电子注性能的影响57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 总结59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64

【参考文献】

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本文编号：688869