电子回旋脉塞电子光学系统研究

摘要

传统的的微波真空器件由于其结构和工作机理等原因的影响，在毫米波段的研究上受到了很大的限制。而以电子回旋脉塞的不稳定性为机理的回旋器件，则能够在这个频段产生高增益和高功率的脉冲信号。所以，由于回旋管具有高功率和高效率等优点，其在毫米波科学技术的领域中拥有了广阔的发展前景。毫米波的频段位于红外和微波之间，与普通的微波系统相比，毫米波系统易于集成，在军事和工业发展上发挥着重要作用。近些年以来，回旋管的研究受到国际上的广泛关注，美国、英国、德国、俄罗斯、法国、日本及瑞士等国家在回旋管的研究中投入了大量精力，我国的相关科研机构也一直在对其进行研究。磁控注入式电子枪是回旋管重要的组成部分，对磁控电子枪的研究也是回旋管设计的关键技术之一。本文着重对磁控注入式电子枪进行了研究，并用粒子模拟软件对其进行仿真优化。并对影响电子注性能的主要参数进行了详细分析计算，为电子枪的设计提供了理论依据。本论文主要内容如下：
　　1、从电动力学和电磁场的基本理论出发，详细阐述了电子光学系统的理论基础以及计算方法。
　　2、具体探讨了磁控注式入电子枪的基本工作原理，并对电子枪系统作了详细的分析。介绍了电子枪的设计思路与优化方法，对磁控电子枪的初始设计进行了详细的讨论。
　　3、对电子枪进行仿真计算和优化，成功设计出了用于W波段和D波段回旋管的单阳极磁控注入式电子枪，在此基础上，分析电参数与结构参数对电子注性能的影响，例如电磁场分布和电子枪的电极结构对电子注速度比、速度零散以及引导中心半径的影响。
　　4、研究了回旋管的收集极系统，阐述了收集极的基本工作原理，分析了精确的磁场计算对收集极的影响，最后讨论了收集极散焦的实现方法。

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第一章 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 电子回旋脉塞的工作机理

1.3 电子光学理论的发展

1.4 各类电子枪的简介

1.5 本文的主要工作安排

第二章 电子光学系统理论分析

2.1 电子光学系统的基本理论

2.2 回旋脉塞电子光学理论

2.3 模拟仿真计算的介绍

2.4 本章小结

第三章 W波段单阳极磁控注入电子枪设计

3.1 电子枪初始设计的基本要求

3.2 单阳极磁控注入电子枪设计

3.3 结果优化分析

3.4 电子枪参数对电子注性能影响

3.5 本章小结

第四章D波段单阳极电子枪的设计优化与收集极散焦的实现

4.1 D波段单阳极磁控电子枪的设计

4.2 单阳极磁控电子枪仿真与优化结果

4.3 收集极散焦理论分析

4.4 磁场对收集极落点的影响

4.5 本章小结

第五章 总 结

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果