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1、专业技术资料VSim螺旋线行波管模拟案例讲义第一部分概述模拟的对象为一个典型的螺旋线行波管。基本结构是在金属管内装有螺旋线和介质夹持杆，然后在两端引入输入和输出端口。当电子束进入螺旋线波导时，就产生微波放大。实际模拟时我们用很多圈的螺旋线，为了看清几何，我们用一组示意图来描述：第二部分几何生成从上面的图形可以看到，整个几何模型包括下面的主要内容：金属外壳：在外壳上安装了耦合端口，这里使用的耦合端口是一个简单的同轴线针头-壁面耦合，在模拟的时候直接从同轴线送入TEM波。然后是作为波导的螺旋线，同轴线针头直接耦合到螺旋
2、线上。专业技术资料接下来，为了支持螺旋线，需要三根介质夹持杆：剖面图显示出夹持结构：实际计算中，我们需要使用一个圈数很多的螺旋线（N=100turns以上）。此外，在实践中还需要加入衰减器。我们首先把匝数调整到100，然后可以看到衰减器的结构（去掉外壳以便看清）：中央绿色的是衰减器。这里需要考虑一下VSim的逻辑，金属件都必须被实现为几何结构(gridBoundary)，而夹持杆（介电结构）和衰减器（电导耗散）既可以实现为几何结构，也可以直接用函数引入，它们并不是必须被写成gridBoundary的。确定一个结构是
3、否要被实现为gridBoundary，要看它的具体应用。例如如果设置夹持杆和衰减器都要吸收电子，那么就应该将它们实现为gridBoundary，而如果我们暂时不考虑夹持杆和衰减器的吸收，那么就可以到处理电磁场的时候再写这个部分。除了上述的部分之外，VSim逻辑建议把所有的粒子发射源(emitter)都设置成为gridBoundary。所以，在几何建模部分，需要建立金属部件和发射体的gridBoundary。特别是，如果整个系统中有若干组金属部件，但其中只有一个用作发射体，那么这个必须额外被单独几何建模一次，吸收体同
4、理。gridBoundary可以用常规的对象来做，也可以使用geometry宏来做。下面是用geometry宏实现的金属部件几何，其中复杂的主要是螺旋线结构。基本思路就是从一个实体开始，不断贴上或者挖去部分，最后形成金属部件。$DM_FRAC=0.25$importgeometryfillGeoExpression(tube,geoCylinderXP(x-XBGN_GUN_WALL,y,z,REND_TUBE,LENGTH_TUBE_SHELL))专业技术资料$ifPERIODIC_G
5、EOMETRY==0fillGeoExpression(inputCoaxShell,geoCylinderXP(y-YBGN_COAX,z,x-XBGN_HELIX,RSHELL_COAX,LEGNTH_COAX))fillGeoExpression(outputCoaxShell,geoCylinderXP(y-YBGN_COAX,z,x-XEND_HELIX,RSHELL_COAX,LEGNTH_COAX))$endifvoidGeoExpression(tubeInterior,geoCylinderXP(
6、x-XEND_GUN_WALL,y,z,RBGN_TUBE,LENGTH_TUBE_INTERIOR))$ifPERIODIC_GEOMETRY==0voidGeoExpression(inputCoaxInterior,geoCylinderXP(y-YBGN_COAX,z,x-XBGN_HELIX,ROUTER_COAX,LEGNTH_COAX))voidGeoExpression(outputCoaxInterior,geoCylinderXP(y-YBGN_COAX,z,x-XEND_HELIX,ROUTE
7、R_COAX,LEGNTH_COAX))$endiffillGeoExpression(helix,geoCylinderXP(x-XBGN_HELIX_WIRE,yHelix(y,z),zHelix(x,y,z),RWIRE_HELIX,LENGTH_HELIX_WIRE))$ifPERIODIC_GEOMETRY==0voidGeoExpression(trimHelixInput,myHalfCylinderXPZ(x-XBGN_HELIX_WIRE,y,-z,RBGN_TUBE,LENGTH_TRIM_HE
8、LIX_INPUT))voidGeoExpression(trimHelixOutput,myHalfCylinderXPZ(x-XTRIM_HELIX_OUTPUT,y,z,RBGN_TUBE,LENGTH_TRIM_HELIX_OUTPUT))fillGeoExpression(inputCoaxInner,geoCylinderXP(y-YBGN_CO
