隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)及國防電子裝備的發(fā)展,對微波真空電子器件的主要性能指標(biāo)提出了更高的要求,從而促進(jìn)了各類新型真空電子器件的發(fā)展。計(jì)算機(jī)仿真軟件是微波真空電子器件設(shè)計(jì)中不可或缺的工具。粒子模擬方法具有通用性,對器件結(jié)構(gòu)沒有限制,計(jì)算準(zhǔn)確可靠、精度高,因此非常適合于新型真空電子器件的仿真設(shè)計(jì)。但是粒子模擬方法的計(jì)算效率非常低,嚴(yán)重制約了粒子模擬方法在真空電子器件仿真設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。針對粒子模擬方法計(jì)算效率低的問題,本論文以新型真空電子器件的快速粒子模擬方法為研究課題,主要研究內(nèi)容包括以下四個(gè)部分。第一部分主要研究了新型真空電子器件的共形時(shí)域有限差分法與共形網(wǎng)格快速生成算法。首先,研究了共形時(shí)域有限差分法的基本原理及穩(wěn)定性條件。然后研究并改進(jìn)了基于三角面模型和OBBTree的快速求交的共形網(wǎng)格生成算法,解決了原有算法中存在切點(diǎn)判斷、交點(diǎn)缺失及平行面邊界等問題,為新型真空電子器件的共形時(shí)域有限差分模擬方法奠定了基礎(chǔ)。第二部分主要研究了新型真空電子器件輸入輸出波導(dǎo)端口的模擬方法。首先,為了解決現(xiàn)有激勵(lì)源技術(shù)應(yīng)用于波導(dǎo)所存在的問題,提出了一種高精度、高效率的波導(dǎo)端口透明激勵(lì)源(P-N透明源)。然后,基...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 快速粒子模擬方法的發(fā)展與現(xiàn)狀
    1.3 本論文主要工作及創(chuàng)新
    1.4 本論文組織結(jié)構(gòu)
第二章 新型真空電子器件共形時(shí)域有限差分法研究
    2.1 共形時(shí)域有限差分法
        2.1.1 共形時(shí)域有限差分法基本原理
        2.1.2 共形時(shí)域有限差分法穩(wěn)定性條件
    2.2 共形網(wǎng)格劃分
        2.2.1 三角面模型構(gòu)建及OBBTree構(gòu)造
        2.2.2 基于OBBTree的快速求交算法
        2.2.3 基于射線追蹤法的網(wǎng)格生成方法
        2.2.4 網(wǎng)格劃分實(shí)例
    2.3 本章小結(jié)
第三章 新型真空電子器件波導(dǎo)端口模擬方法研究
    3.1 波導(dǎo)端口激勵(lì)源
        3.1.1 硬源
        3.1.2 透明電流源
        3.1.3 透明場源
        3.1.4 P-N透明源
        3.1.5數(shù)值實(shí)驗(yàn)
    3.2 波導(dǎo)端口模式求解
        3.2.1 二維四分量共形頻域有限差分法
        3.2.2 二維二分量共形頻域有限差分法
    3.3 波導(dǎo)端口吸收邊界
        3.3.1 分裂場完美匹配層
        3.3.2 單軸完美匹配層
        3.3.3 卷積完美匹配層
        3.3.4 數(shù)值實(shí)驗(yàn)
    3.4 實(shí)例驗(yàn)證
        3.4.1 盒型窗
        3.4.2 同軸窗
    3.5 本章小結(jié)
第四章 新型真空電子器件快速粒子模擬方法研究
    4.1 快速粒子模擬方法流程
    4.2 電磁場求解及其GPU加速
        4.2.1 電磁場求解算法
        4.2.2 電磁場GPU并行方案
    4.3 推動(dòng)粒子運(yùn)動(dòng)及其GPU加速
        4.3.1 粒子運(yùn)動(dòng)分步求解算法
        4.3.2 粒子推動(dòng)GPU并行方案
    4.4 電流源求解及其GPU加速
        4.4.1 Zigzag電流密度分配方法
        4.4.2 電流密度分配GPU并行方案
    4.5 快速粒子模擬方法GPU加速測試
    4.6 本章小結(jié)
第五章 新型真空電子器件的快速粒子模擬仿真
    5.1 折疊波導(dǎo)行波管模擬
        5.1.1 計(jì)算模型及參數(shù)
        5.1.2 模擬結(jié)果及分析
        5.1.3 計(jì)算效率測試
    5.2 雙排梳齒波導(dǎo)行波管模擬
        5.2.1 計(jì)算模型
        5.2.2 計(jì)算結(jié)果
    5.3 擴(kuò)展互作用速調(diào)管模擬
        5.3.1 計(jì)算模型
        5.3.2 計(jì)算結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：3753501