速調(diào)管是一種成果比較完善,發(fā)展比較迅速的微波放大器件。多注速調(diào)管發(fā)展的前提基礎(chǔ)是單注速調(diào)管,相對(duì)于單注速調(diào)管來(lái)說(shuō),多注速調(diào)管具有工作電壓低、寬頻帶、高頻率和高增益的優(yōu)點(diǎn)。速調(diào)管在微波放大器件中占有不可替代的地位,并且也有廣大的應(yīng)用前景,粒子模擬計(jì)算在其研究過(guò)程中也起到重要的作用。本論文主要對(duì)S波段TM₀₁₀多注速調(diào)管進(jìn)行基礎(chǔ)理論和三維粒子模擬研究。結(jié)合多種粒子模擬軟件對(duì)速調(diào)管的諧振腔、輸入輸出結(jié)構(gòu)以及整管進(jìn)行全面的研究分析。理論研究主要包括基本的速度調(diào)制、密度調(diào)制、空間電荷理論、多電子注受力以及電子注聚焦系統(tǒng)�；A(chǔ)研究部分主要是結(jié)合CHIPIC、MAGIC、CST、HFSS等粒子模擬軟件著重研究分析了冷腔狀態(tài)下速調(diào)管輸入輸出回路以及諧振腔的各種性能參數(shù),包括電磁場(chǎng)分布,模式耦合變換、諧振頻率等性能參數(shù),著重研究了輸出結(jié)構(gòu)π模雙間隙的電磁場(chǎng)分布,模式變換,以及圓柱形中間諧振腔的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)諧振頻率f,特性阻抗R/Q,品質(zhì)因數(shù)Q的影響。論文整體主要利用CHIPIC粒子模擬軟件對(duì)S波段TM₀₁₀模式的18電子注多注速調(diào)管進(jìn)行全三維的粒子模擬研究�？紤]... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

速調(diào)管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形電子槍的主要作用是發(fā)射出適合各個(gè)類(lèi)型的速調(diào)管的電子注，主要包括陰極、聚束極和陽(yáng)極

號(hào)從輸出腔耦合輸出。收集極主要的作用就是收集剩余的電子，將這些電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出去。散發(fā)這些能量的方法一般是液體冷卻，風(fēng)冷卻和蒸發(fā)冷卻，圖 1-1 中的收集極水嘴就是起到液體冷卻的作用。速調(diào)管的內(nèi)部組件和外形如圖 1-1 所示，除了上文提到速調(diào)管工作所必須的電子槍、高頻互作用段、聚焦系統(tǒng)和收集極等，還有降溫處理裝置和保證美觀的外殼。1.3.2 速調(diào)管的工作原理速調(diào)管的工作原理如圖 1-2 所示。電子注通過(guò)輸入腔時(shí)，在從輸入口輸入的高頻信號(hào)所激發(fā)的高頻場(chǎng)的作用下發(fā)生速度調(diào)制，具體來(lái)講就是在高頻場(chǎng)正半周期通過(guò)輸入腔的電子的速度增加，在高頻場(chǎng)的負(fù)半周期通過(guò)輸入腔的電子的速度減小。由于漂移段是個(gè)等位體，電子在發(fā)生速度調(diào)制之后會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng)，這樣速度較快的電子會(huì)慢慢的追趕上速度較慢的電子，使電子的分布疏密不均勻，從而實(shí)現(xiàn)密度調(diào)制，出現(xiàn)群聚現(xiàn)象。

效率以及壽命和可靠性等方面的要求也在不斷的提高，因此也需要發(fā)展起來(lái)一些新型的研究工具，尤其是計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)的發(fā)展。CHIPIC 粒子模擬軟件是電子科技大學(xué)自主研發(fā)的一款三維粒子模擬軟件，它集合了很多粒子模擬軟件的優(yōu)點(diǎn)，用戶(hù)不僅可以通過(guò)界面來(lái)建模，而且可以很直觀地看到自己在建模過(guò)程中僅看文本不容易找到的小錯(cuò)誤。建模之后就可以自動(dòng)生成相對(duì)應(yīng)的文本，這樣既可以幫助用戶(hù)直觀地看到模型的三維立體圖，也可以很方便的從文本里查到模型每一部分所對(duì)應(yīng)的具體參數(shù)，以便在仿真的時(shí)候可以增刪查改。CHIPIC 粒子模擬軟件是國(guó)家 863 項(xiàng)目的成果之一，它模擬的理論依據(jù)是麥克斯韋方程，主要運(yùn)用時(shí)偏、高 Q 和中心差分算法來(lái)進(jìn)行模擬。其網(wǎng)格劃分可以分為均勻網(wǎng)格和非均勻網(wǎng)格，端口以及器件邊界一般采用 port 端口和 freespace 吸收邊界，在各種高功率真空器件的仿真上有很大的應(yīng)用價(jià)值[10]。此款軟件不僅有以上的優(yōu)勢(shì)，而且還可以進(jìn)行分段和整體的并行運(yùn)算，這樣就節(jié)省了很多時(shí)間，大大提高了仿真的效率。這是相對(duì)于其他的粒子模擬軟件不可忽略的優(yōu)勢(shì)。S 波段多注速調(diào)管的模型如圖 1-3 所示。


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