行波管电子光学系统仿真与非线性注波互作用的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵刚 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-08-03 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 阴和俊 |
| 关键词 | 行波管 CAD技术 注-波互作用 优化算法 缩尺法 |
| 其他题名 | Research on Electron optics and Beam-Wave Interaction in TWT |
| 中文摘要 | 行波管是一种将带电粒子的动能转变为高频电磁场能的功率器件，广泛应用在电子对抗、数据通信、精密制导等领域，在现代军事装备中占有重要的席位。计算机技术的快速发展，极大地促进了CAD技术在行波管制管中的应用，CAD技术已成为行波管设计、提高行波管性能、减少整管实验的重要手段。电子光学系统是行波管的重要组成部分，电子光学系统产生的电子束性能和相关参数从根本上决定了行波管效率、增益、稳定性、噪声等特性。注-波互作用是行波管结构优化的一个关键部分。通过对非线性现象的研究，可以有效控制谐波输出、增益波动和交调互调，提高输出功率、增益和效率。因此采用计算机模拟技术是减少整管实验、降低成本、改进和优化设计、提高电子注质量、提高互作用效率的重要手段。 本论文着重于行波管电子光学和注-波互作用的基础理论研究。首先详细地研究了电子光学的理论计算过程，结合软件模拟和实验分析，设计了杆控环形阴极电子枪。其次完整地研究了螺旋线行波管的等效线路模型非线性理论，并据此对S、C波段的行波管进行了数值模拟。本论文的主要工作如下： 一、分析了轴对称系统中强流电子光学基本方程组及其数值分析方法，建立了求解拉普拉斯方程、泊松方程、电子运动方程、电子轨迹方程的数值方法。这些数值方法构成了强流电子光学问题的数值计算体系，为电子光学CAD软件的开发奠定了基础。基于科学计算可视化方法和软件工程思想开发了电子光学CAD软件。借鉴“强流电子枪优选系列”中十六支电子枪的尺寸参数和相关参数与CAD软件的模拟结果进行了对比，能够更加准确地确定电子注的相关特性参数，包括射程、注腰和导流系数，从而为磁聚焦系统的设计和模拟提供了有利的工具。 系统基于C#开发平台，运行于Windows操作系统，该软件将成为电子光学系统设计和优化的重要辅助工具。 二、详细分析了行波管的非线性理论工作方程组。通过螺旋线等效电路中电压、电流的分析，给出了注波互作用的计算公式，借助于PIC算法，完成了螺旋线行波管非线性计算程序的编写与调试，并据此对S和C波段行波管进行了数值模拟。 三、提出了电子枪的快速设计方法，首先将大量的电子枪的相关参数建立数据库，本论文引用“强流电子枪优选系列”中的电子枪参数编写了电子枪参数特征文件，借助于对比算法获得数据库中与给定参数一致的电子枪初始参数；最后利用缩尺法和优化算法确定最终的电子枪尺寸参数。本论文已根据这些算法完成了程序的编写与调试，并利用该方法实现了电子枪的设计与优化工作。 四、针对实际科研任务的要求，完成了环形阴极电子枪设计，并应用于实际制管，实际测量结果和理论结果有很好的一致性，同时通过大量的实验，使我们对环形阴极电子枪的设计方法有了更深刻的认识。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 118 |
| 源URL | [http://159.226.65.12/handle/80137/8577]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵刚. 行波管电子光学系统仿真与非线性注波互作用的研究[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：电子学研究所
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