【摘 要】
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行波管是一类拥有较宽的频带、单管增益高、良好的非线性性能、高功率和低噪声性能等优势的真空电子器件,在通信、雷达和军事对抗系统等方向有着广泛的应用。随着行波管逐渐向大功率,高频率,小型化的方向发展,要求电子光学系统提供高质量、小的横向尺寸和大电流的电子注。带状束以能够拓展宽边尺寸,保持较小的电流密度的同时携带更大的电流的优势得到广泛研究与应用。磁聚焦系统是电子注聚束的重要结构。在磁系统仿真设计中,往
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行波管是一类拥有较宽的频带、单管增益高、良好的非线性性能、高功率和低噪声性能等优势的真空电子器件,在通信、雷达和军事对抗系统等方向有着广泛的应用。随着行波管逐渐向大功率,高频率,小型化的方向发展,要求电子光学系统提供高质量、小的横向尺寸和大电流的电子注。带状束以能够拓展宽边尺寸,保持较小的电流密度的同时携带更大的电流的优势得到广泛研究与应用。磁聚焦系统是电子注聚束的重要结构。在磁系统仿真设计中,往往应用到非线性的极靴材料,这导致仿真计算量增大,磁系统仿真花费的时间成本极高,为电子光学系统的设计带来巨大困扰。传统的圆形电子注的聚焦系统往往是轴对称结构,可以通过Maxwell等电磁仿真软件的二维建模快速计算磁场;但带状束的聚焦系统,以常用的PCM为例,矩形磁块和矩形通道并不具有轴对称性,传统的二维建模方法并不适用。PCM的快速计算缺少有效的手段。因此建立非轴对称结构的磁系统理论和磁场快速设计方法具有重要的现实意义,有助于缩减带状束电子光学系统的设计周期,提高设计效率。基于此,本文详细展开极靴偏置PCM的理论研究。分别分析了电流源等效模型和磁通路径模型下的磁场计算。通过参数等效的方式结合这两种不同的模型计算方法,利用编程实现对磁场的快速计算与逆向设计。并通过电磁仿真软件CST进行验证与分析。之后,针对不同结构下的PCM,进行磁通路径的理论分析、磁场的计算和验证。并结合实际PCM仿真模型,理论计算并构造可实现的理论三维磁场,替代实际磁场与带状电子注进行联合仿真,实现PCM的快速计算与优化。最后根据带状束行波管设计要求,对W波段大功率带状束电子光学系统进行仿真设计,采用极靴偏置的PCM磁系统对电子注聚焦,电子流通率达到百分之百。并对极靴偏置的作用与原理进行了定性分析。
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