s波段双间隙输出腔速调管的三维数值模拟研究

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2、导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中蒋别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。：小堂日期：每年丈月冰日作者签名＿奉论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使巧学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文，允许论文被查阅和借祠、，用印缩印或的全部或部分内容编入有

3、关数据库进行检索可臥采影。段、汇编学位论文制手保存扫描等复遵此）论文在密规定应守（保解后密的学位■、：ａＩ聲导鈍者签：师名作＿＿＿禾Ｉ。良之：月日日年期中分类号密级注1UDC学位论文S波段双间隙输出腔速调管的三维数值模拟研究（题名和副题名）常小萱（作者姓名）指导教师刘大刚副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.04论文答辩日期2016.05学位授予单位和日期电子科技大学2016.06答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。NumericalSimu

4、lationStudyonThreeDimensionalS-BandDouble-gapOutputCavityKlystronAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:XiaoxuanChangSupervisor:DagangLiuSchool:SchoolofPhysicalElectronics摘要摘要速调管在对峰值功率、平均功率等要求较高的应用场合一直占据不可替代的位置，有着广泛的应用前景。作为速调

5、管设计与研制的重要一环，计算机辅助模拟能有效地缩短研制周期和开发成本。论文对工作在TM模式的S波段双间隙输出腔速调管展开了理论分析和计010算机三维模拟，分析了大功率速调管的小信号理论和大信号理论，其中，小信号理论包括基于Maxwell方程和Lorentz方程的空间电荷波理论、群聚过程中的等离子体频率缩减因子的计算；大信号理论考虑了空间电荷力对群聚过程的影响，包括一维电子圆盘和二维电子圆环模型，对其进行了非线性分析。电子光学系统的设计是速调管研制中最基础且重要的环节，首先分析了电子枪的阴极发射密度、面压缩比以及电子注导流系数、归一化半径、电流密度等的计算方法，然后对电子枪进行

6、数值模拟，在65kV的直流电压下获得了电流约为37.5A，导流系数为2.3µP的电子注，且层流性良好，电子枪耐压在允许的范围内。对聚焦磁场进行了理论分析和计算，根据布里渊磁场初步确定磁场强度，带入整个电子光学系统进行计算，但通过率并不高。通过反复试验，再外加一径向磁场，在保持层流性的同时，使电子通过率提高到接近100%。然后在CHIPIC软件平台上对其进行三维模拟验证，通过率达到98.6%，且聚焦良好。谐振腔是实现速调管高性能的高频结构，利用CST软件对各谐振腔进行了分析。主要研究了谐振腔的谐振频率、品质因数Q、特性阻抗R/Q的计算方法，以及其结构尺寸如腔高、半径、间隙长度和

7、漂移管头形状的影响。对输入腔的外观品质因数、回波损耗和驻波比进行了计算，并冷腔模拟了各腔特别是双间隙输出腔TM010模的电磁场分布。最后在CHIPIC图形界面平台上对器件进行建模，综合考虑器件的尺寸、模拟所需时间及正确性，采用0.15~0.5mm的非均匀网格划分。为了保证内存不溢出，将模拟区域分成若干段，多个线程并行的方式进行整管模拟。输入频率为3.1GHz、功率约为100W的高频信号，得到频率为3.1GHz较为纯净的输出信号，峰值功率为1.7MW，平均功率约为825kW，效率为34.3%，增益约为39