均匀场聚焦带状注速调管电子光学系统的研究

本文系统地阐述了均匀场聚焦带状电子注的传输理论,设计了柱面阴极皮尔斯电子枪,模拟显示轨迹的层流性较好;设计了产生均匀磁场的磁聚焦结构,在1 m长的距离内,成功地实现了X波段100 MW带状电子注的稳定传输,电子注通过率达到100%;同时设计了收集极新型结构,给出了电子注在收集极内的发散情况。     

Ka波段速调管强流电子光学系统的分析与设计

设计了Ka波段速调管高压缩比电子枪,首先进行静电电子枪的计算,并对阴极发射特性和电子枪耐压特性做了相关分析,然后采用π形永磁聚焦结构,通过EGUN与MAGIC软件对电子注在均匀聚焦磁场中的传输状态进行了仿真优化,结果表明,在电子注电压为14 kV,阴极发射电流密度不超过12 A/cm~2的条件下,该电子枪压缩比大约为51,导流系数为0.6μP,电子注以良好状态全部平稳通过互作用区,为实现高效率互作用奠定了基础。     

多注行波管PPM聚焦磁场设计方法研究

对多注行波管周期永磁(PPM)聚焦结构中横向磁场的分布规律进行了研究,模拟分析了多注PPM聚焦系统中横向场的旋转对称特性,并对该系统中的电子流通率进行了分析.结果表明,单注PPM结构设计中普遍采用的横向磁场设计原则不适用于多注PPM聚焦结构,因为后者磁场的非旋转对称现象将随着电子通道内径向位置的增大而增强.本文针对多注PPM聚焦系统中横向磁场分布特点,提出了一种多注PPM聚焦磁场设计的一般性方法,首次将对磁场旋转对称性的判断纳入多注PPM磁场设计中.测试结果证明该方法对多注PPM聚焦磁场的设计提供了较好的指导作用.     

利用电子注测量分析系统研究Ka波段空间行波管用双阳极电子枪性能

空间行波管的性能很大程度上依赖于电子枪的电子注,为获得实际的电子枪电子注分布参数,优化行波管电子光学系统,本文采用电子注测量分析系统对Ka波段空间行波管用双阳极电子枪进行了测量与分析实验,分别对该电子枪电子注导流系数、截面电流密度、射程、注腰半径以及发射度等参数随聚焦极偏压、灯丝热子功率的变化进行了仔细分析。将测试数据与制管实测结果以及MTSS软件优化设计结果进行比较,获得了较好的一致性。结果表明,电子注测量与分析数据对行波管实际制管与调试提供了良好的参考依据。     

平面结构磁控注入回旋电子枪的模拟设计

根据绝热压缩理论和动量守恒关系设计了W波段平面结构双阳极磁控注入回旋电子枪。利用软件EGUN对该电子枪进行了仿真模拟,分析了双阳极间距、调制阳极电压和阴极倾角等因素对电子注性能的影响,利用Opera电磁仿真软件设计了一个工作电压为34 kV,工作电流1.7 A,电子注的横纵速度比1.16,横向速度零散3.5%的平面结构双阳极磁控注入带状注回旋电子枪。该枪的电子束流具有垂直和平行于磁场的能量,最终为适应平面格栅金属放大器并产生具有一定横向速度的电子束流。     

同轴结构8mm扩展互作用振荡器的分析研究

为了克服扩展互作用振荡器采用实心电子注输出功率受限制的问题,本文设计了一种新型的同轴毫米波扩展互作用振荡器。采用MAGIC粒子模拟软件分别对高频系统和电子枪进行了数值模拟,分析了聚焦磁场、电子注电流、电压和内导体半径等工作参数对输出功率的影响。根据获得的工作参数的优化值对整管性能进行了模拟分析,给出了电子轴向动量沿轴向的相空间分布图、高频电压时间曲线、幅频特性图和输出波导截面上功率流的时间曲线图。整管模拟结果表明,该器件在8mm波段能产生频谱特性良好、输出功率达14．5kW的微波输出。     

杆控电子枪设计与优化

本论文由杆控电子枪的设计参数出发,通过一系列的公式变换将杆控电子枪的设计转换为实心注电子枪的设计,利用综合迭代法确定电子枪的几何尺寸,同时考虑电子枪尺寸对注腰半径、导流系数等参数的影响,建立了评价电子枪性能优劣的目标函数以评价设计效果,应用EGUN软件和单纯形法对目标函数求解,获得了较好的结果,该电子枪已经用于实际制管实验,根据电子注静态通过率和电子注动态通过率,对理论仿真结果和实际制管实验结果进行比较,实验结果与数值计算设计结果有较好的一致性.     

108GHz双注折叠波导行波管电子光学系统设计

多电子注折叠波导行波管是一类重要的太赫兹源器件。作为真空器件的重要组成部分,电子光学系统对器件的性能有十分重要的影响。本文首先论述了横向场对电子注聚焦的影响,并讨论了使用传统周期永磁聚焦系统的困难。为了克服横向场的影响,文中给出了使用周期会切磁场(PCM)结构设计的双电子注电子光学系统,并且从PCM的空间场分布出发,从理论上说明了采用PCM结构聚焦平面分布的多电子注的可行性。之后对仿真结果进行参数扫描,分析了电极对电子注聚焦的影响、以及磁场分布对电子注聚焦的影响。说明了在多注情况下,电子注在不同平面的聚焦情况不同,电子注在4 cm的聚焦结构内能保持良好的聚焦。     

耦合腔行波管多级降压收集极的模拟设计

本文中较全面地讨论了多级降压收集极的物理模型.通过分析3个工作频率点高频输出端的电子注特性来设计多级降压收集极:借助电子注层流性参量,对带有再聚焦磁场的散群聚区进行优化,得到磁场参量的初始值;运用电子轨迹等效电位图,确定各电极的初步电位,通过收集极区结构和电极电位的优化得到较高的收集极效率;通过收集极的全面优化使收集极效率得到了进一步的提高;在考虑二次电子发射情况下,对收集极结构和电极电位进行优化,在保证收集极效率的情况下使二次电子回流率为零.模拟结果表明:借助电子注层流参量设计出带有再聚焦磁场的散群聚区使电子轨迹层流性得到较大改善;合理的结构和电极电位能得到较高的收集极效率;二次电子发射对收集极效率影响较大,合理的调节外凸锥形电极的倾角能避免二次电子回流.此设计运用于一耦合腔行波管收集极的模拟计算,达到了良好的效果.     

Ka波段空间行波管双阳极电子枪设计与优化

利用EGUN软件设计了一把导流系数为0.07μP的Ka波段空间行波管双阳极电子枪。该枪为皮尔斯型电子枪,双阳极分别为控制阳极(2.58 kV)和离子拒止阳极(9 kV)。该设计应用综合迭代法的计算结果进行初步设计,通过调整设计第一阳极,建立考虑导流系数、注腰半径和层流性的电子注性能优化目标函数,应用量子粒子群算法结合MATLAB与EGUN软件对电子枪阳极头位置进行了优化,优化结果满足了空间行波管对电子注的注腰半径和层流性的设计要求。