微波管電子光學(xué)系統(tǒng)數(shù)值模擬及CAD技術(shù)研究.pdf

1、微波管是現(xiàn)代通訊器件的核心部件，其中電子光學(xué)系統(tǒng)主要用于產(chǎn)生、聚焦、維持和收集電子。電子光學(xué)系統(tǒng)由電子槍、磁系統(tǒng)和收集極組成，涉及電磁學(xué)、陰極電子學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械加工等諸多領(lǐng)域，且設(shè)計(jì)和制造過程相當(dāng)復(fù)雜，研制周期很長。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展，模擬計(jì)算已成為一種高效的研究手段，可以有效地提高設(shè)計(jì)效率并節(jié)約開銷。所以，微波管電子光學(xué)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是改進(jìn)和優(yōu)化微波管電子光學(xué)系統(tǒng)的重要手段。
　　本論文對(duì)微波管電子光學(xué)理論進(jìn)行了詳細(xì)的

2、研究，詳盡分析了電子的發(fā)射機(jī)制、電磁場的求解以及電子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)，考慮了電子的熱發(fā)射和二次發(fā)射、空間電荷效應(yīng)和相對(duì)論效應(yīng)等因素的影響。同時(shí)對(duì)數(shù)值模擬理論也進(jìn)行了深入的分析，分別討論了有限差分法和有限元法如何應(yīng)用到微波管的電子光學(xué)系統(tǒng)模擬中，比較了有限元法中線性插值和二次插值的不同。另外，為了分析器件的瞬時(shí)效應(yīng)引入了時(shí)域計(jì)算，為了提高計(jì)算速度提出了三維局部對(duì)稱計(jì)算技術(shù)。
　　本論文延續(xù)了總裝備部軍事電子預(yù)研“九五”重點(diǎn)項(xiàng)目“寬帶

3、大功率行波管×××研究”的工作，得到了總裝備部軍事電子預(yù)研“十五”重點(diǎn)項(xiàng)目“微波管×××研究”和總裝備部軍事電子預(yù)研“十一五”重點(diǎn)項(xiàng)目“微波管×××研究”的資助。通過對(duì)微波管電子光學(xué)系統(tǒng)理論和數(shù)值模擬方法的研究，采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)思路，完成了二維有限差分模擬軟件：電子槍模擬軟件（UESTC_Gun）、周期永磁聚焦系統(tǒng)模擬軟件（ UESTC_PPM）和多級(jí)降壓收集極模擬軟件（UESTC_MDC），完成了二維和三維的有限元模擬軟件：電子