行波管有著工作頻帶寬,輸出功率大,效率高,環(huán)境適應(yīng)性強等一系列優(yōu)點,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)生的誤差都會極大地影響電子的層流性和流通率,進而嚴重影響行波管的整體性能。因此設(shè)計一種對結(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),計算結(jié)果表明:與傳統(tǒng)設(shè)計得到的電子槍相比,該槍具有較高的穩(wěn)定性,在考慮加工誤差與熱形變時具有更好的靜態(tài)流通率,并且在考慮注-波互作用時使用浸沒流電子光學(xué)系統(tǒng)的行波管的性能對尺寸誤差不敏感,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，故磁場對垂直于陰極面發(fā)射的電子沒有影響，但是對不是垂直于陰極面發(fā)射的“擾動”電子有著強烈的影響。當(dāng)電子軌跡因電子槍尺寸變化發(fā)生改變時，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，磁場對電子的橫向運動產(chǎn)生抑制作用。因此浸沒流對擾動的抑制能力較強，剛度較好。所謂剛度，是指對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11在電磁場中電子所受到的電磁場作用力為：()=(+×)(214)式中，m為電子質(zhì)量，e為電子電荷，為電子速度矢量，為時間。對于穩(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動軌跡。2.2.3軸對稱皮爾斯槍設(shè)計基礎(chǔ)本文設(shè)計的電子槍為軸對稱皮爾斯電子槍，設(shè)計的步驟一般為先通過Vaughan綜合迭代法[39]計算出電子槍結(jié)構(gòu)的初始值，再使用仿真軟件進行仿真優(yōu)化。在綜合迭代法中，我們需要通過設(shè)計要求給出如下參數(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)一個值，這個值可能與最終結(jié)果有較大差別，它會在下面的計算中被不斷修正。首先根據(jù)皮爾斯理論，得到朗繆爾參數(shù)（-）：


本文編號：3100529