基于粒子模拟的X波段磁控管频谱畸变改进

针对一种X波段磁控管工作模式的频谱畸变问题,以谐振系统互作用空间结构参数和整管工作参数、冷热测数据为基础,基于CST微波工作室的粒子模拟仿真模块,建立了该管芯的基础数据三维模型;以阴极轴向高度、阴极发射面直径、阴极发射与工作磁场、工作阳极电压为变量,通过对各参数组合的整管粒子模拟过程信息和仿真结果的比较,分析工作状态时该管的谐振腔与输出波导内各模式振荡建立与稳定时的相对幅度与工作频率变化,发现阴极尺寸、阴极发射与工作磁场的不匹配,导致工作模式分裂或过强的竞争模式对工作模式的干扰,使工作模式频谱畸变。通过优化管芯主要结构参数与工作参数,适当增加阴极轴向高度和阴极直径,降低阴极表面轴向磁场,选取合理的阴极热发射范围,解决了该管工作模式的频谱畸变问题。