[發(fā)明專(zhuān)利]一種行波管電子槍中熱初速效應(yīng)的抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810748412.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108878236B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡權(quán);周方潔;王小兵;胡玉祿;朱小芳;楊中海;李斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01J23/06
• 分類(lèi)號(hào): H01J23/06;H01J25/34
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專(zhuān)利中心 51203
• 代理人: 閆樹(shù)平

本發(fā)明屬于行波管電子槍領(lǐng)域，涉及一種行波管電子槍中熱初速效應(yīng)的抑制方法。首先增大陽(yáng)極電壓，根據(jù)陽(yáng)極電壓調(diào)節(jié)陰極半徑，使陰極發(fā)射電流達(dá)到設(shè)計(jì)要求；然后增大陰極半徑與陰極曲率半徑的比值來(lái)降低熱初速效應(yīng)的影響。陽(yáng)極電壓和陰極形狀的改變會(huì)導(dǎo)致電子注參數(shù)的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)極與陰極間以及控制極與陰極間的距離來(lái)是電子注的參數(shù)達(dá)到要求。這樣就能在保證電子槍計(jì)算參數(shù)滿(mǎn)足需求的情況下，把已經(jīng)設(shè)計(jì)出的電子槍優(yōu)化成熱初速效應(yīng)較小的電子槍?zhuān)瑥亩岣唠娮訕屧O(shè)計(jì)與加工裝配之間的吻合度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于行波管電子槍領(lǐng)域，涉及一種行波管電子槍中熱初速效應(yīng)的抑制方法。

背景技術(shù)

行波管是一種利用電子注與微波信號(hào)發(fā)生相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)微波放大功能的微波電子真空器件，由于其具有高輸出功率、高效率、寬頻帶的特點(diǎn)被廣泛用于雷達(dá)、電子對(duì)抗、毫米波通信等領(lǐng)域。電子槍作為行波管電子注發(fā)射和成形的重要組成部件直接影響著整個(gè)行波管的性能。

電子槍中陰極發(fā)射是影響電子注質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而陰極發(fā)射系統(tǒng)中的熱初速效應(yīng)會(huì)引起電子注發(fā)散、層流性變差、射程降低等影響，這種影響在低導(dǎo)流系數(shù)電子槍中尤為明顯，例如Ka波段行波管中的低導(dǎo)流系數(shù)的電子槍?zhuān)舨豢紤]熱初速效應(yīng)的影響，就很難達(dá)到行波管的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，導(dǎo)致在實(shí)際測(cè)試中磁聚焦系統(tǒng)無(wú)法對(duì)電子注進(jìn)行聚焦，從而使部分電子打到陽(yáng)極壁或螺旋線(xiàn)上，嚴(yán)重影響行波管的壽命。

陰極發(fā)射產(chǎn)生的熱初速效應(yīng)是由于電子在陰極面發(fā)射的速度方向不垂直于發(fā)射面，進(jìn)而引起電子軌跡的偏離。目前，電子槍熱陰極發(fā)射模型通常采用宏電子發(fā)射模型，宏電子是大量電子的整體效應(yīng)，它描述了一小塊陰極面上發(fā)射出來(lái)的電子狀態(tài)。宏電子熱初速的計(jì)算模型需要考慮了宏電子的能量分布、發(fā)射角度分布等參數(shù)。

現(xiàn)有的宏電子熱初速發(fā)射模型的模擬結(jié)果與實(shí)際熱發(fā)射物理過(guò)程之間仍有很大差距，究其原因就是現(xiàn)有的熱發(fā)射模型仍不夠準(zhǔn)確。現(xiàn)有設(shè)計(jì)人員在考慮電子熱初速影響時(shí)設(shè)計(jì)電子槍?zhuān)湓O(shè)計(jì)結(jié)果和實(shí)際物理過(guò)程的誤差很大，不準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確度很大程度上依賴(lài)于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，僅能作為一個(gè)初略的參考。因此現(xiàn)有設(shè)計(jì)人員考慮電子熱初速的影響來(lái)設(shè)計(jì)電子槍時(shí)的可靠性差。

能夠有效抑制熱初速效應(yīng)的電子槍的電子注參數(shù)更接近實(shí)際物理狀態(tài)，這對(duì)于后續(xù)的高頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也具有重要的參考價(jià)值。熱初速效應(yīng)抑制方法將可以使行波管的設(shè)計(jì)更準(zhǔn)確，使得設(shè)計(jì)與加工裝配之間有更高的吻合度。因此急需一種更準(zhǔn)確的考慮電子熱初速影響的電子槍設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在問(wèn)題或不足，為解決電子槍在在仿真計(jì)算中因熱初速效應(yīng)造成的誤差，在保證電子注參數(shù)不變的情況下，設(shè)計(jì)出熱初速效應(yīng)相對(duì)影響比較小的電子槍?zhuān)瑥亩ＷC設(shè)計(jì)與加工裝配之間有更高的吻合度；本發(fā)明提供了一種行波管電子槍中熱初速效應(yīng)的抑制方法。

技術(shù)方案如下：

步驟1、增大球面陰極軸對(duì)稱(chēng)電子槍的陽(yáng)極電壓：

陽(yáng)極電壓越大熱初速對(duì)電子槍的影響越小，由于電子槍中電源的限制，陽(yáng)極電壓不應(yīng)增大太多，變化量在0～20％的范圍內(nèi)。

步驟2、增大陰極半徑與陰極曲率半徑的比值，變化范圍40％-60％：

由于陰極半徑與陰極曲率半徑的比值越大熱初速效應(yīng)對(duì)電子槍的影響越小，由于在步驟1中陽(yáng)極電壓的增大會(huì)導(dǎo)致陰極發(fā)射電流的增大，通過(guò)減小陰極發(fā)射面積從而減小發(fā)射電流，即減小陰極曲率半徑來(lái)減小熱初速效應(yīng)的影響。陰極半徑與陰極曲率半徑的比值增大范圍太小，熱初速效應(yīng)抑制不明顯，范圍太大會(huì)導(dǎo)致電子注在陽(yáng)極通道前匯聚導(dǎo)致層流性變差。

增大陰極半徑與陰極曲率半徑的比值的具體方法為：

1.掃描陰極半徑，根據(jù)陰極發(fā)射電流確定優(yōu)化后的陰極半徑r_k′的大小；