行波管多級降壓收集極CAD技術研究.pdf

1、行波管廣泛應用于雷達、通訊、廣播、電子戰(zhàn)、高功率微波武器研究、高能物理、電子對抗等各種電子設備中，是一種非常重要的微波器件。在行波管中，電子交給高頻場動能，而電子注與行波場的相互作用又要求維持同步條件，因而電子的效率比較低。采用多級降壓收集極，收集“工作完了”電子的能量，可以提高裝置的總的效率、節(jié)約能源。尤其是在一些高功率系統中，總體功率的消耗是首要的問題，如空間衛(wèi)星通訊、移動通訊等系統。使用多級降壓收集極的一個附帶優(yōu)點是減少了高功率器

2、件的冷卻裝置。具有高收集效率的多級降壓收集極的研究開發(fā)在國際上受到了高度的關注。 傳統上開發(fā)多級降壓收集極主要憑經驗，存在周期長、花費大等問題。采用CAD技術可以縮短研制周期、減少節(jié)約經費等特點。在國外，降壓收集極CAD技術已成為開發(fā)收集極的重要工具。而國內在這方面尚有不足。 本文首先介紹了收集極和收集極CAD的發(fā)展歷程，然后討論了多級降壓收集極的工作原理和電子在收集極內運動的物理過程和數學模型，推導了電子運動方程。利用

3、數值計算的方法求解了收集極內的電場、磁場、空間電荷效應、電子運動方程等。在此基礎上，編制了多級降壓收集極CAD軟件Collector4。 該軟件中，采用有限差分法求解泊松方程，松弛法計算靜電場電位分布，龍格一庫塔法求解電子運動軌跡方程。利用追蹤電子運動軌跡求解各電極上的電流和返回電流。 該軟件適用于模擬采用圓柱坐標、旋轉對稱結構的收集極?？捎脕碛嬎沆o電場的分布，注入電子的運動軌跡，注入電子與收集電極碰撞產生的二次電子的軌