行波管有著工作頻帶寬,輸出功率大,效率高,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn),是目前廣泛使用的大功率微波毫米波放大器件。在行波管的慢波結(jié)構(gòu)中電子注與電磁波持續(xù)交換能量,電磁波因此得到有效放大。電子槍作為行波管產(chǎn)生電子注的重要部件,對(duì)行波管的性能有著至關(guān)重要的影響。隨著頻段的升高,電子槍的通道半徑越來越小,當(dāng)波段達(dá)到毫米波及以上頻段,電子槍的熱形變與加工裝配產(chǎn)生的誤差都會(huì)極大地影響電子的層流性和流通率,進(jìn)而嚴(yán)重影響行波管的整體性能。因此設(shè)計(jì)一種對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化敏感性低的高穩(wěn)定性電子槍是高性能、高可靠性毫米波行波管的有效保障。本文采用陰極磁場(chǎng)浸沒流的思想,即磁力線滲透到陰極,且這部分的磁力線與陰極面發(fā)射的電子軌跡一致,這樣的方法可以增加電子注的剛性。并利用CST仿真軟件設(shè)計(jì)了一款可用于毫米波行波管的電子槍及其相應(yīng)的浸沒流周期永磁聚焦系統(tǒng),計(jì)算結(jié)果表明:與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)得到的電子槍相比,該槍具有較高的穩(wěn)定性,在考慮加工誤差與熱形變時(shí)具有更好的靜態(tài)流通率,并且在考慮注-波互作用時(shí)使用浸沒流電子光學(xué)系統(tǒng)的行波管的性能對(duì)尺寸誤差不敏感,有著更穩(wěn)定的互作用性能。本文的主要工作有:1.毫米波行波管圓形注電子槍及浸沒流聚... 

【文章來源】：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

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

一種典型的行波管結(jié)構(gòu)[15]

里淵聚焦的基礎(chǔ)上，通過添加附加磁環(huán)或改變第一個(gè)極靴的形狀，使磁力線穿過陰極，并且與陰極發(fā)射的電子注軌跡一致[26]。在理想條件下，磁力線與電子軌跡一致，故磁場(chǎng)對(duì)垂直于陰極面發(fā)射的電子沒有影響，但是對(duì)不是垂直于陰極面發(fā)射的“擾動(dòng)”電子有著強(qiáng)烈的影響。當(dāng)電子軌跡因電子槍尺寸變化發(fā)生改變時(shí)，磁力線與電子注軌跡發(fā)生交叉，電子注開始旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生徑向聚束力，磁場(chǎng)對(duì)電子的橫向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生抑制作用。因此浸沒流對(duì)擾動(dòng)的抑制能力較強(qiáng)，剛度較好。所謂剛度，是指對(duì)由干擾造成的電子偏離平衡位置的恢復(fù)能力[27]。圖1-2浸沒流聚焦系統(tǒng)示意圖

第二章D波段行波管電子槍及其浸沒流PPM聚焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)11在電磁場(chǎng)中電子所受到的電磁場(chǎng)作用力為：()=(+×)(214)式中，m為電子質(zhì)量，e為電子電荷，為電子速度矢量，為時(shí)間。對(duì)于穩(wěn)定電流有電流連續(xù)性方程：=0(215)它表示電流不能自行產(chǎn)生與消滅。式（2-10）、（2-12）、（2-14）、（2-15）組成了強(qiáng)流電子光學(xué)的基本公式，當(dāng)確定了電子槍的形狀以及電位分布即可利用這些公式求出電子的運(yùn)動(dòng)軌跡。2.2.3軸對(duì)稱皮爾斯槍設(shè)計(jì)基礎(chǔ)本文設(shè)計(jì)的電子槍為軸對(duì)稱皮爾斯電子槍，設(shè)計(jì)的步驟一般為先通過Vaughan綜合迭代法[39]計(jì)算出電子槍結(jié)構(gòu)的初始值，再使用仿真軟件進(jìn)行仿真優(yōu)化。在綜合迭代法中，我們需要通過設(shè)計(jì)要求給出如下參數(shù)：陽極電壓、電子注電流0、注腰半徑、以及陰極發(fā)射密度。經(jīng)由該方法計(jì)算后，就可以得到電子槍的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)：陰極截面半徑、陰極半錐角、陰極曲率半徑、射程、陽極孔半徑、陽極曲率半徑、陽極頭位置等。如圖2-1所示為經(jīng)典的皮爾斯槍結(jié)構(gòu)：圖2-1軸對(duì)稱皮爾斯電子槍基本結(jié)構(gòu)Vaughan綜合迭代法的步驟如圖2-2所示，首先我們需要計(jì)算出導(dǎo)流系數(shù)=/3/2與陰極截面半徑=√/(),再由=30√假設(shè)一個(gè)值，這個(gè)值可能與最終結(jié)果有較大差別，它會(huì)在下面的計(jì)算中被不斷修正。首先根據(jù)皮爾斯理論，得到朗繆爾參數(shù)（-）：


本文編號(hào)：3100529