一种行波管高效率收集极的设计方法技术

本发明专利技术属于行波管高效率技术领域，具体涉及一种行波管高效率收集极的设计方法。本发明专利技术首先在宏观上确定了收集极入口处电子近似满足的物理规律；再结合实际测量的收集极入口电子的能量分布曲线和收集极漂移段的轴上磁感应强度分布测试数据，把能量分布数据通过数值方法构造成适用于收集极仿真计算的接口数据文件，该接口文件符合收集极仿真软件要求的数据格式；把接口文件导入到仿真软件，从而可进行收集极的电压、结构定量仿真优化，进而提升收集极效率。本发明专利技术方法简单、准确，能大幅提高收集极设计效率并提高收集极设计性能；有助于降低高效率行波管的研制周期和成本。降低高效率行波管的研制周期和成本。降低高效率行波管的研制周期和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种行波管高效率收集极的设计方法


[0001]本专利技术属于行波管高效率
，具体涉及一种行波管高效率收集极的设计方法。

技术介绍

[0002]行波管是宽频带大功率的真空电子器件，具有高效率、大带宽、高可靠、长寿命以及抗辐射等特点，广泛应用于雷达、卫星通信和导航等领域。
[0003]高效率是行波管的优势，更高效率是其一直以来发展的目标之一；国内高效率行波管相比较于国外具有较大差距。行波管高效率可以节约系统能源，降低系统的有效载荷，增加系统容量，降低热损耗，提高器件的可靠性。
[0004]行波管的基本工作原理：电源供电加热阴极，阴极表面电子溢出，在电子枪静电场作用下，加速电子形成一个具有一定能量的电子注，电子注与高频结构中输入的电磁场信号进行互作用，电子注把一部分能量交给电磁场，电磁场因获得能量被放大，最后输出到负载。互作用后的剩余的电子被收集极的静电场减速，把部分能量反馈到电源系统中，没有被收集极回收的能量以热的形式在收集极区域辐射、传导耗散。
[0005]互作用后的高能电子的回收对于整个行波管的能源利用至关重要。收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行波管高效率收集极设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对目标行波管获得其实测的行波管收集极入口的电子注的能量分布曲线；并测量行波管磁聚焦系统在输出开口磁钢中心处磁感应强度B
d
和收集极漂移段到收集极区的轴上磁感应强度值，测量阴极面中心位置处的轴上磁感应强度B
k
，测量阴极半径r
k
，获得行波管互作用同步电压U
h
和输出功率P
out
，获得高频信号输出位置的螺旋线内半径r
h
；步骤2、根据步骤1中测量的数据构造收集极入口的宏电子接口数据文件；设置构造接口的宏电子所在的横向截面位于实际行波管的输出开口磁钢中心位置处；宏电子接口数据包括：宏电子数目n、宏电子所在的横向截面的最大半径r
max
、宏电子在横向截面上坐标位置(x,y,z)、宏电子的横向速度(v
x
,v
y
)、宏电子的轴向速度v
z
和宏电子的电流值I；接口构造方法具体如下：2
‑
1、给定宏电子数量n，2048≤n，计算宏电子所在的横向截面的最大半径r
max
＝(0.7～0.8)r
h
；2
‑
2、构造宏电子横向位置坐标；设置所有宏电子的坐标分量z＝0，宏电子分布在半径为r
max
的圆内，宏电子的密度在径向的分布符合高斯分布(μ,σ2)，其中高斯分布的期望μ＝0，标准差σ＝r
max
/6，宏电子的密度在角向分布符合均匀分布，最终通过概率计算得到每个宏电子的坐标位置(x,y,z)；最后宏电子所在横向截面的n个宏电子的坐标为(x
j
,y
j
,z
j
＝0){j＝1,2,....,n}，j为宏电子编号；2
‑
3、根据测量能量分布曲线构造宏电子的能量分布和电流；在实测的能量分布曲线上，确定总电流为能量分布曲线上能量为0时对应的电流值I0，对应的宏电子数为n0＝n，计算每个宏电子的电流值为I0/n0；确定能量分布曲线上的能量扫描步长d，d取5
‑
10eV；对所有宏电子的能量值进行分配：在能量分布曲线上，从能量为0的位置开始按照步长d增加，每增加一个步长d，计算一次宏电子数量，并计算当前宏电子对应的能量值；第i次增加步长后，宏电子数目为其中I
i
为第i次增加步长后能量分布曲线上对应的电流，I
i
‑1为第i
‑
1次增加步长后能量分布曲线上对应的电流，n
i
‑1为第i
‑
1次增加步长后的宏电子的数量；对于i＝1时，I
i
‑1电流值为总电流I0，n
i
‑1为总宏电子数n0；赋予第i次增加步长后的宏电子对应的能量值为E
id
＝i*d，单位(eV)；依次增加步长扫描能量分布曲线，计算宏电子的能量，直到能量分布曲线扫描结束，至此所有宏电子的能量分配完成；则n个宏电子具有的能量值为E
j
(j＝1,2,...n)，单位(eV)，对应的电流为I
j
＝I0/n0(j＝1,2,......

【专利技术属性】
技术研发人员：王小兵，胡权，邓文凯，朱世龙，高鸾凤，胡玉禄，朱小芳，李斌，杨中海，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：