双模多注速调管电子光学系统的优化设计

摘要

在单注管基础上采用多个电子注并联技术改进而来的多注速调管（MBK）属于一种新型微波电真空器件，其在工作电压、频带、效率、增益、体积和重量等方面比单注速调管更具技术优势。双模多注速调管可根据控制极电压的设置而工作在脉冲和连续波两种工作模式，此类速调管高频部分一般采用高次模的圆柱形谐振腔、同轴腔。数值计算表明，高次模谐振腔的电场能量最大位置分布在一个半径较大的圆周上，为获得高的驻波互作用效率，工程设计上往往将电子通道置于电场能量最大处，意味着多注电子通道处于旁轴位置。此结构布局将加剧横向磁场对注的干扰和影响。对称聚焦磁场中心线上横向磁场值最小，故要降低横向磁场的不良影响，得到层流性良好的聚焦电子注，需要使聚焦场对称中心尽量与电子注轴线重合。双模多注速调管电子光学系统的设计对开展相关项目的研制及拓展空心注电子枪的使用具有重要的意义，借助现有的电子光学模拟软件进行模拟仿真，是一种不错的辅助设计方法。但从计算资源和耗时方面看，利用三维电子光学模拟软件对整个多注电子光学系统进行模拟和分析不是很合算，因此，将多注系统简化为单注系统，再利用二维软件进行模拟研究不失为一种简便的间接设计方法。
　　本文以在研X波段75kW双模多注速调管的电子光学系统为研究对象，进行实例模拟和分析，以期设计出满足该多注速调管项目的电子光学系统。在设计中，首先对速调管多注电子光学系统提出了初步的设计方案和模拟方案，再采用TAU二维电子光学仿真软件对所设计的三种结构类型的单注电子枪进行编程计算和对比，为电子枪选型提供了参考。利用MAXWELL电磁仿真软件对磁聚焦系统进行建模和仿真，并分析横向场的影响。最后运用三维仿真软件MTSS对多注电子光学系统进行了仿真并与TAU的单注计算情况进行了比较，两者皆满足设计要求，表明了将多注系统简化为单注系统进行设计的方法是可行的。

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第一章绪论

1.1 速调管的发展概况

1.2 电子光学系统仿真技术的发展

1.3 研究双模多注速调管电子光学系统的意义

1.4 本学位论文的主要工作

1.5 论文安排

第二章速调管原理结构及其电子光学系统理论

2.1 速调管的工作原理和基本结构

2.2 强流电子光学基础理论

2.3 本章小结

第三章电子光学系统的计算模拟方法

3.1 稳态轨迹模拟方法

3.2 时域粒子（PIC）模拟方法

3.3 二维电子光学计算模拟

3.4 三维电子光学计算模拟

3.5 本章小结

第四章双模多注速调管电子光学系统的设计方案和模拟方案

4.1 设计要求及计算步骤

4.2 双模多注电子枪设计方案

4.3 聚焦系统设计方案

4.4 收集极设计方案

4.5 双模多注速调管电子光学系统的模拟方案

4.6 本章小结

第五章X波段75kW双模多注速调管电子光学系统的优化设计

5.1 电子枪的优化设计

5.2 磁聚焦系统

5.3 收集极

5.4 MTSS与TAU编程模拟结果的对比和验证

5.5 本章小结

第六章结束语

致谢

参考文献