發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 07:01

【摘要】：速調(diào)管是一種發(fā)展較為成熟的微波真空器件,利用速度和密度調(diào)制原理,將電能轉(zhuǎn)化為微波能量,具有高增益,高效率,高輸出功率的特點(diǎn),在軍民兩用方面,有著廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)X波段TM_(310)多注速調(diào)管和C波段TM_(010)單注速調(diào)管進(jìn)行了理論分析和計(jì)算機(jī)模擬。結(jié)合MAGIC、CST、CHIPIC等軟件對(duì)整管進(jìn)行了較為全面的研究。研究?jī)?nèi)容包括電子注的速度調(diào)制原理、密度調(diào)制原理、以及群聚現(xiàn)象與理論;感應(yīng)電流原理,以及小信號(hào)的理論空間電荷波;大信號(hào)的理論部分,包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模型以及盤對(duì)盤模型。本文首先分析了電子槍的主要性能和參數(shù),包括電子注的導(dǎo)流系數(shù)和電子槍面壓縮比以及陰極發(fā)射面密度。本文還對(duì)收集極做了闡述,主要包括電子回流產(chǎn)生的原因以及抑制電子回流的辦法。在C波段單注速調(diào)管仿真過程中,輸入電壓為42kV,電流為18A,產(chǎn)生導(dǎo)流系數(shù)為2.2μP的電子注,并且電子注的層流性好,電子槍的設(shè)計(jì)符合要求。對(duì)X波段的多注速調(diào)管進(jìn)行了收集極部分仿真研究,設(shè)計(jì)收集極的坡度斜率為0.200,輸出腔與收集極部分之間的距離為12mm,仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種情況下電子回流最低。利用CST對(duì)各個(gè)諧振腔的諧振頻率進(jìn)行了研究,主要是諧振腔漂移管頭之間的間隙、諧振腔半徑和諧振腔高度對(duì)諧振頻率的影響。利用CST對(duì)各個(gè)諧振腔的品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行了研究,主要是諧振腔漂移管頭之間的間隙、諧振腔半徑和諧振腔高度對(duì)品質(zhì)因數(shù)的影響。利用粒子模擬軟件分析了輸入高頻場(chǎng)的頻率對(duì)輸出功率的影響,以及諧振腔半徑對(duì)輸出功率的影響。本文還分析了磁場(chǎng)對(duì)聚焦系統(tǒng)的作用:在只有軸向磁場(chǎng)的情況下,電子注不能良好的聚焦,在滿足布里淵函數(shù)的情況下,電子注通過率良好,但還會(huì)有少量的電子打在管壁上,研究發(fā)現(xiàn)電子的角向速度以及空間電荷力對(duì)電子注有較大影響。加入徑向磁場(chǎng)后,電子注通過率升高,電子注聚焦效果好,速調(diào)管的工作性能好。最后,利用CHIPIC獨(dú)特的建模界面對(duì)X波段多注速調(diào)管和C波段單注速調(diào)管進(jìn)行三維仿真建模,考慮到尺寸、結(jié)構(gòu)的重要性,采用非均勻網(wǎng)格劃分,合理利用計(jì)算機(jī)內(nèi)存,采用了分線程并行的數(shù)值模擬方法。對(duì)整管進(jìn)行仿真模擬,X波段多注速調(diào)管輸入頻率為9.75GHz,輸入功率為23W,得到輸出頻率為9.75GHz,峰值功率為123.3kW、平均功率為57.44kW的高頻放大信號(hào),效率約為34.7%,增益約37.28dB。C波段輸入歸一化為頻率為1,輸入功率為32W,得到輸出歸一化頻率為1,峰值功率為300kW、平均功率為150kW的高頻放大信號(hào)。帶寬約50MHz,效率約為39.8%,增益約40dB。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN122
【圖文】：

第一章 緒論3 速調(diào)管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理速調(diào)管在發(fā)展的過程中，形成了多注、帶狀注、長(zhǎng)脈沖等各種新型的速調(diào)管在以后的過程中，其他類型的速調(diào)管也將應(yīng)運(yùn)而生。3.1基本結(jié)構(gòu)速調(diào)管結(jié)構(gòu)精密，主要由電子槍、高頻系統(tǒng)、磁聚焦系統(tǒng)以及收集極構(gòu)成照電子光學(xué)系統(tǒng)劃分的話，主要分為電子槍、聚焦系統(tǒng)、和電子注收集極三分構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)見圖 1-1。

諧振腔由漂移管連接起來，聚焦系統(tǒng)對(duì)電子注進(jìn)行約束，主要防打在高頻互作用段部分。收集極有很多類型，有降壓式收集極，風(fēng)冷收集極，水冷收集極，蒸發(fā)集極等。長(zhǎng)度通常占整管的四分之一，主要負(fù)責(zé)收集完成互作用的電子子剩余部分的能量。輸入輸出結(jié)構(gòu)通常與諧振腔首腔和末腔相連，輸入部分主要把高頻信號(hào)振腔中，通過高頻互作用后，由輸出結(jié)構(gòu)通過耦合，把高頻能量耦合出.2工作原理電子注首先從陰極發(fā)射，通過陽極和聚束極的作用，以一定形狀進(jìn)入漂移管串聯(lián)各個(gè)諧振腔，與每個(gè)腔相交的部分分別有一段漂移間隙，電子最一腔間隙，第一個(gè)諧振腔與輸入部分耦合連接，輸入部分輸入高頻電磁間隙產(chǎn)生的高頻電壓遠(yuǎn)小于電子注輸入電壓，當(dāng)電子注均勻通過高頻間電壓為正，電子在電壓的作用下加速運(yùn)動(dòng)，反之，電子做減速運(yùn)動(dòng)。速方向是由電壓的瞬時(shí)值決定。

圖 1-3 單注速調(diào)管 Y-Z 剖面圖 論文的組織形式和主要內(nèi)容本文通過對(duì) X 波段多注速調(diào)管諧振腔和收集極，C 波段單注速調(diào)管電子研究和仿真。設(shè)計(jì)了 X 波段多注五腔和 C 波段單注六腔速調(diào)管，研究了管在一定輸入電壓、電流下，輸出功率、頻譜、增益、效率的大小[9]。論形式和各章內(nèi)容如下：第一章 緒論本章是論文的綜合敘述部分，著重介紹了速調(diào)管的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、未向，緊接著闡述了速調(diào)管的基本結(jié)構(gòu)，工作原理等。本章最后著重介紹程中所使用的的三維粒子模擬軟件 CHIPIC，敘述了它和其他軟件的區(qū)別HIPIC 獨(dú)有的特點(diǎn)。第二章 速調(diào)管的基本理論本章首先介紹了速調(diào)管的工作過程與工作原理，過程由電子注的速度調(diào)

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本文編號(hào)：2748604