電子槍噪聲性能時(shí)域仿真與分析.pdf

1、行波管（TWT,Traveling Wave Tube）是一種重要的微波真空功率放大器件，具有寬帶寬、高增益、大功率和長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)和電子對(duì)抗等國(guó)防工程和軍用電子裝備中，被稱(chēng)為武器裝備的“心臟”。行波管噪聲特性是行波管在衛(wèi)星通信、雷達(dá)通信等高通信質(zhì)量要求場(chǎng)合的重要考慮因素。隨著計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算能力的提高，通過(guò)仿真來(lái)進(jìn)行行波管結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)已成為重要的行波管設(shè)計(jì)手段。目前但仍未見(jiàn)有具備噪聲性能仿真能力的商用軟件

2、。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出并建立了行波管電子槍噪聲特性時(shí)域仿真模型、研究了基于仿真的電子槍噪聲性能分析方法及其應(yīng)用，主要內(nèi)容包括:
　　在課題組已有的非時(shí)域電子槍噪聲性能仿真軟件模塊(EGunNoiseSim1.0)的基礎(chǔ)上，提出并建立了具有時(shí)域仿真能力的電子槍區(qū)噪聲性能仿真軟件模塊(EGunNoiseSim2.0)，其由增加了發(fā)射電子初始角速度隨機(jī)性仿真能力的噪聲源模塊、電子槍建模模塊、初始電磁場(chǎng)求解模塊、基于時(shí)域有限

3、差分法的電磁場(chǎng)更新模塊、邊界處理模塊、粒子軌跡求解模塊和空間電流密度場(chǎng)更新模塊組成;編寫(xiě)了電子槍噪聲參數(shù)求解模塊，可基于仿真結(jié)果對(duì)噪聲電流、電壓的噪聲功率譜密度、噪聲功率及噪聲波阻抗等噪聲特性參數(shù)進(jìn)行求解，以方便對(duì)電子槍噪聲特性的研究。
　　使用EGunNoiseSim2.0對(duì)前人文獻(xiàn)中給出的電子槍實(shí)例進(jìn)行了電子注軌跡仿真，并與文獻(xiàn)中給出的仿真與試驗(yàn)結(jié)果及CST仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，初步驗(yàn)證了本文編寫(xiě)程序的功能和正確性。
　　

4、此外，使用本文編寫(xiě)的程序初步探究了電子槍工作參數(shù)和電子槍結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)電子槍噪聲性能的影響。仿真分析表明:噪聲電流功率/功率譜密度隨著溫度的增大而增大，噪聲電壓功率/功率譜密度隨溫度的變化關(guān)系不明顯;噪聲電壓功率/功率譜密度隨著聚焦角度的增大而增大，噪聲電流功率/功率譜密度隨著聚焦極角度的增大先減小后增大;噪聲電壓功率/功率譜密度和噪聲電流功率/功率譜密度都隨陰極曲率半徑的增大先減小后增大;噪聲電流功率/功率譜密度隨著陽(yáng)極孔徑半徑的增大而增