基于透明阴极实现相对论磁控管跳频的仿真

摘要

基于一个6腔的同腔结构相对论磁控管,理论分析了透明阴极的工作特性,根据理论:金属条个数与谐振腔相同时相对论磁控管易于工作在2π模式,当金属条个数为谐振腔数目一半时相对论磁控管易于工作在π模式,提出了旋转扇形透明阴极角向位置实现相对论磁控管中心频率跳变的方案.经仿真优化,设计了外径15mm,6个扇形金属条的透明阴极,每个扇形金属条的角向宽度为20°.运用粒子模拟软件,对在角向位置金属条与阳极块相对应时的情况进行了仿真计算.粒子模拟结果表明,在工作磁场保持7500Gs不变时,调节工作电压,当电压在600kV～800kV内调节变化时,工作在2π模式,输出微波频率4.2GHz,功率0.7GW;旋转透明阴极的角向位置,使每个金属条与谐振腔相对应,粒子模拟结果表明,在工作磁场保持7500Gs不变时,调节工作电压,当电压在600kV～800kV内调节变化时,工作在π 模式,输出微波频率2.9GHz,功率1.7GW.仿真表明,在不改变工作条件等因素条件下,可通过旋转扇形透明阴极的角向位置实现相对论磁控管的频率跳变.