CST行波管仿真思路

來源：OPERA仿真專家之路更新時(shí)間：2024-06-23 閱讀：

行波管是靠連續(xù)調(diào)制電子注的速度來實(shí)現(xiàn)放大功能的微波電子管。在行波管中,電子注同慢波電路中行進(jìn)的微波場(chǎng)發(fā)生相互作用,在長(zhǎng)達(dá)6-40個(gè)波長(zhǎng)的慢波電路中電子注連續(xù)不斷地把動(dòng)能交給微波信號(hào)場(chǎng),從而使信號(hào)得到放大。行波管讓電子穿過一個(gè)長(zhǎng)慢波結(jié)構(gòu)。由于作用時(shí)間長(zhǎng),增益很高,同時(shí)沒有諧振腔,工作帶寬大大增加。

行波管功能在于將微波訊號(hào)放大。待放大的微波信號(hào)經(jīng)輸入能量耦合器進(jìn)入慢波電路、并沿慢波電路行進(jìn)。電子與行進(jìn)的微波場(chǎng)進(jìn)行能量交換、使微波信號(hào)得到放大。行波管是當(dāng)今廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電子對(duì)抗、通信等領(lǐng)域作為微波功率放大的核心器件。特別是耦合腔慢波電路行波管因其具有高峰值功率、高平均功率輸出能力和高效率、大占空比等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于火控、搜索、警戒雷達(dá)等。

湊字?jǐn)?shù)內(nèi)容結(jié)束，進(jìn)入主題：

我看到很多小伙伴做的案例基本上源都是在PIC中直接理想定義的，磁場(chǎng)也是用的平行解析場(chǎng)定義的理想狀態(tài)。我猜想是用于初始設(shè)計(jì)慢波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)才這么做，主要流程是：

1.冷測(cè)得到耦合腔體特性。【E求解器得到色散特性和皮爾斯阻抗，T求解器得到S參數(shù)】

2.熱測(cè)得到整管運(yùn)行性能、增益。【PIC求解器】

一個(gè)完整的行波管主要分為三大部分：電子槍、慢波結(jié)構(gòu)、收集極。那要對(duì)其進(jìn)行整體計(jì)算的話那就麻煩了，當(dāng)然夠狠的話可以整體用PIC做，計(jì)算效率應(yīng)該很低，我沒嘗試過。通常能真的用于設(shè)計(jì)的流程是將電子槍部分采用TRK求解，磁場(chǎng)參數(shù)用EM工作室計(jì)算，注入后微波耦合部分采用PIC求解，收集極則可以用PIC中導(dǎo)出的熱源做共軛傳熱仿真或者普通的穩(wěn)態(tài)熱仿真。

全管仿真主流程為：

1.粒子工作室TRK計(jì)算出電子槍注入面粒子interface作為慢波結(jié)構(gòu)的源。

2.EM工作室計(jì)算靜態(tài)磁場(chǎng)磁聚焦系統(tǒng)，用于耦合到PIC中。

3.在PIC中導(dǎo)入磁場(chǎng)分布和粒子interface計(jì)算增益。

4.PIC中導(dǎo)出粒子出射作為收集極的源做熱設(shè)計(jì)仿真。