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EHF频段回旋行波管的数值模拟和分析

李兴泉  
【摘要】:波长介于1---10mm的电磁波被称为毫米波,频率范围为30GHz—300GHz,其最大的特点是波长短、频带宽。80年代开始,世界主要的发达国家便把毫米波频段的研制开发作为军事电子的发展的主要内容之一,但毫米波源是制约毫米波系统应用和发展的关键因素,它决定了毫米波系统的工作性能。随着等离子体物理学和相对论电子学的不断发展,研究人员成功研制了能有效工作在毫米波段的快波器件--回旋管,回旋管的研制成功填补了毫米波及亚毫米波频段大功率源的空白,经过数十年的发展,回旋管形成了一个庞大的家族。为了满足将来军事战争和科研等领域的需要,回旋行波管因其在带宽、输出功率上的优势逐渐成为各国研究的热点,使得回旋行波管放大器本身的许多关键技术得到了突破。 本文通过Matlab工程计算语言、粒子模拟软件对EHF频段( Extremely High Frequency极高频)回旋行波管放大器和双阳极电子枪进行了结构设计与数值模拟分析。 本文主要工作如下: 1、查阅相关的文献资料,阐述电子回旋脉塞的基本原理和相关的计算方法,对回旋行波管的高频结构和小回旋电子枪进行理论分析和设计。 2、编写相应的程序代码,对介质加载高频结构和双阳极磁控注入电子枪结构进行数值模拟和优化。 3、利用HFSS三维电磁仿真软件、Matlab工程计算语言和粒子模拟软件对回旋行波管的高频结构和电子枪结构进行分析设计,得出高频结构和电子枪较好的结构参数和工作参数,并总结了工作参数和结构参数变化对放大器输出性能的影响和磁场的分布、阴阳极结构、阳极电压和电流大小等对电子枪性能的影响,为以后实际制管和热测提供了重要的理论依据。


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