行波管電子光學(xué)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì).pdf

1、行波管是一種高增益的寬帶微波/毫米波功率放大器件，在現(xiàn)代軍事電子裝備中顯示出不可取代的重要作用。在行波管中，電子光學(xué)系統(tǒng)由電子槍、聚焦系統(tǒng)和降壓收集極三部分組成，內(nèi)容涉及電子注的產(chǎn)生、成形、維持和收集，是行波管的重要組成部分。電子光學(xué)系統(tǒng)提供的電子注質(zhì)量和相關(guān)參量從根本上決定了諸如效率、增益、工作穩(wěn)定性和噪聲特性這樣一些行波管的重要參量，因此電子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是行波管設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。 理論與計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)室對(duì)行波管電子光學(xué)系統(tǒng)

2、進(jìn)行了全面和深入的研究，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了《寬帶大功率行波管軟件包TWTCAD》。在軟件包中電子光學(xué)系統(tǒng)有三個(gè)模塊：電子槍模塊UESTC_Gun、周期永磁聚焦系統(tǒng)UESTC_PPM和多級(jí)降壓收集極UESTC_MDC。本論文探討了電子光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，采用已有的《寬帶大功率行波管軟件包TWTCAD》中的“電子槍UESTC_Gun”、“周期永磁聚焦系統(tǒng)UESTC PPM”和“多級(jí)降壓收集極UESTC_MDC”的內(nèi)核而開發(fā)出電子光學(xué)CAD系統(tǒng)

3、，這里面自己開發(fā)的C++代碼超過12,000行，修改的代碼超過30,000行。 論文開始簡(jiǎn)略介紹了電子光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)展過程，已及目前國內(nèi)外電子光學(xué)系統(tǒng)CAD的現(xiàn)狀。論文的第二部分，闡述了電子光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算方法，主要有靜電場(chǎng)的計(jì)算方法、靜磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法、軌跡的計(jì)算方法以及空間電荷分配的方法。 開發(fā)出的電子光學(xué)系統(tǒng)集成環(huán)境中修改了判斷是否在電極內(nèi)的函數(shù)，采用邏輯坐標(biāo)進(jìn)行判斷，解決庫函數(shù)判斷中可能存在的判斷錯(cuò)誤。在已有的

4、理論基礎(chǔ)和一體化計(jì)算的思想下，建立了一體化電子光學(xué)模擬計(jì)算模型，能夠模擬計(jì)算電子從電子槍發(fā)射、經(jīng)過永磁聚焦系統(tǒng)聚焦到多級(jí)降壓收集極回收的全過程。同時(shí)可以計(jì)算出周期永磁聚焦系統(tǒng)泄漏到電子槍內(nèi)和多級(jí)降壓收集極中的磁場(chǎng)，完善了電子槍模塊和多級(jí)降壓收集極模塊里面空間磁場(chǎng)的計(jì)算方法。電子光學(xué)集成環(huán)境也能分別實(shí)現(xiàn)電子槍、周期永磁聚焦系統(tǒng)和多級(jí)降壓收集極的模擬計(jì)算。該軟件繼承了原有模塊：UESTC_Gun、UESTC_PPM和UESTC_MDC的界面