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行波管以其宽频带和高增益的特点而被广泛应用于卫星通信和电子对抗系统中。卫星通讯事业的不断发展对空间行波管的效率、可靠性、稳定性和体积重量等指标提出了越来越高的要求。其中对于电子注则要求其具有更小的半径尺寸、更好的层流性以及更小的波动。这些要求可以通过对聚焦磁场的改进而在一定程度上得到满足。
周期永磁聚焦系统由于其体积小、重量轻、杂散磁场小、本身不消耗功率的优势在行空间行波管中得到了广泛的应用。但因为周期磁场对电子注的作用力是周期性的,所以电子注的波动不可避免。如何设计周期磁场分布从而使电子注波动最小是行波管研究设计工作的重点之一。
本文的主要工作总结如下:
1、研究了均匀聚焦磁场强度和起始位置对电子注稳定性的影响。利用专业的微波管仿真模拟软件MTSS,对加入均匀聚焦磁场后的电子注进行模拟仿真。从结果中可以看出,当磁场强度确定时磁场的起始位置对电子注波动有很大的影响,使用磁场强度不同,最佳起始位置有所差别。由于电子注在磁场入口处不是完全的平行入射而具有一定的径向速度,所以在同一磁场起始位置处,随着均匀磁场强度的增大,电子注波动减小。
2、利用计算机模拟对周期磁场作用下的电子注聚焦结果进行了分析。主要针对某一Ku波段150w行波管的电子注,首先在不考虑电子枪阳极对磁场起始位置的限制的条件下,分析了互作用区磁场的峰值、过渡区磁场峰值以及周期磁场的起始位置对电子注的影响:然后进一步研究了在电子枪阳极的影响下,周期磁场的各参数对电子注的影响。通过计算机模拟对磁场分布进行改进,利用改进后的磁场对电子注聚焦,有效的减小了电子注的波动。
本文完成的工作与周期永磁聚焦系统在行波管中的实际应用密切相关,对降低行波管电子注的波动,提高行波管效率和增强器件的稳定性具有实际意义。通过对研究结果进行总结,提出了根据电子注特性对行波管聚焦磁场设计的改进方案,为以后聚焦磁场的设计提供参考,有助于缩短设计时间并提高研究效率。