一种小型化电子枪的技术研究

论文摘要

行波管自问世以来，人们对它的原理、结构、工艺和材料等方面进行了大量研究，使得其性能得到不断改善，在雷达、电子对抗、制导、通信等领域得到了广泛应用，在微波领域已经成为一种很重要的微波电子器件。随着技术的发展，发射机的输出功率/单位体积要求越来越高，现在高压电源小型化已经有了很大的提高，相应的行波管的小型化工作显得越来越重要，本文就是在此背景下对小型化电子枪的设计和结构进行分析。电子枪在微波管中起着极其重要的作用，也是行波管的主要结构部分之一。随着微波电子学的发展，已经开发出各种二维、三维模拟软件。本文利用成都电子科技大学开发的“宽带大功率行波管CAD集成环境”、“微波管模拟器套装”和基于有限元方法的三维电磁仿真软件对对电子枪进行模拟仿真，对其中的有关影响电子轨迹的主要因素进行分析，包括聚焦极的尺寸和位置的影响程度，并利用实际的工程应用结果来对进行优化。本文第1章对行波管的发展作了简单介绍，并讨论了本论文的研究背景及主要内容。本文第2章介绍了一般电子枪的设计计算流程，同时对两种简化模型进行数值仿真。本文第3章介绍了本小型化电子枪的电气设计结果、模拟过程及结构设计。本文第4章对结构进行力学环境响应分析（主要为模态分析和随机振动分析）和抗力学环境设计优化。本文第5章利用实际工程应用对所设计的小型化电子枪进行制管验证，给出设计结论。本文第6章是结束语，对本文做出总结并对以后的工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 选题来源、选题依据、国内外研究动态
• 1.2 行波管的结构和工作原理[1]～[6]
• 1.3 MPM 的构成、特点和应用[7]
• 1.4 选题在理论研究或实际应用方面的意义和价值
• 1.5 本文的主要工作内容
• 第二章 电子枪的一般计算流程及数值仿真
• 2.1 常用电子枪分类
• 2.1.1 皮尔斯平流电子枪
• 2.1.2 皮尔斯会聚枪
• 2.1.3 高导枪
• 2.1.4 带有预聚焦电极的电子枪
• 2.1.5 栅控枪
• 2.2 皮尔斯会聚枪的通用计算过程
• 2.3 数值仿真所考虑的因素[11]
• 2.3.1 所使用的仿真软件
• 2.3.2 关于虚阴极问题的考虑
• 2.3.3 切向速度分布的考虑
• 2.4 计算方法总结
• 第三章 小型化电子枪的电气设计和结构设计
• 3.1 电气设计
• 3.1.1 二维仿真结果
• 3.1.2 三维仿真结果
• 3.2 电子枪结构设计
• 第四章 小型化电子枪动力学分析
• 4.1 动力分析的基础理论[13]～[17]
• 4.1.1 动力自由度
• 4.1.2 其它几个基本概念
• 4.1.3 单自由度系统的运动方程
• 4.1.4 对不同的运动方程的不同求解方法和步骤
• 4.2 MSC.Nastran 动力分析类型及相关理论[18]～[24]
• 4.2.1 实特征值分析
• 4.2.2 频率响应分析
• 4.2.3 随机振动分析
• 4.3 动力学仿真
• 4.3.1 模型
• 4.3.2 模态分析
• 4.3.3 模态频率响应分析
• 4.3.4 冲击振动分析
• 4.4 结论
• 第五章 测试结果及结果分析
• 5.1 测试结果
• 5.2 力学试验结果
• 5.3 结论
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献