[发明专利]一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法

说明书

本发明属于电真空器件领域，具体为一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法。本发明首先建立阴极电压、阳极电压和栅极电压与电子枪输出电流之间的关系；然后，建立了电子枪输出电流与阴极发射面温度、阴极电压、阳极电压和栅极电压之间的关系；最终，得到电子枪输出电流与阴极电压、阳极电压、栅极电压和灯丝电压之间关系(18)完成整个电子枪数学模型的建立。本发明相比电磁仿真软件具有仿真速度快、时间成本低、建模简单便捷等特点；并且在进行电源电路仿真时，本发明能够通过Spice语言转化为电子枪的电路模型，从而能够深入研究电子枪端口电路的行为，实现电子枪的电路级仿真和电子枪与的电源系统的系统级仿真。

技术领域

本发明属于电真空器件领域，具体为一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法。

背景技术

行波管(TWT)是广泛应用于卫星和航天器的转发器、数据传输系统、雷达与电子对抗发射机等末级工具放大器。速调管作为高功率，高增益和高效率微波放大器件，在粒子加速器，可控热核聚变等离子体加热，能束武器和空间微波能输电系统，工业微波加热等应用场合，占有主导地位。随着科学技术和中国航天事业的飞速发展，对行波管和速调管的研制和生产提出了迫切的需求。

电子枪在行波管中是产生具有一定形状、电子能量和电流强度的定向电子束的电子光学系统，而电子注性能的优劣直接影响行波管的整体性能。同时，电子枪也是速调管的核心部件，对速调管的性能有着重要的影响。电子枪的输出电流影响电子注的性能，电子注的质量直接影响整管性能，而电子枪输出电流受电压及电压纹波的影响。目前，使用MTSS、ANSYS等电磁仿真软件对电子枪的输出电流与电子枪各级电压及电压纹波的关系的仿真，具有仿真速度慢，时间成本的高，无电路模型等缺点。

发明内容

针对上述存在问题或不足，本发明提供了一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法，该模型可以根据电子枪各级电压快速仿真出电子枪输出电流的大小，并且通过该数学模型可以建立电子枪的电路模型，实现电子枪的电路级仿真和电子枪与的电源系统的系统级仿真。

一种线性电子注电真空器件的电子枪数学模型的建立方法，具体步骤如下：

步骤1、运用微波管模拟套装MTSS，设置电子枪模型的各级初始电压和阴极发射面温度；其中，阴极发射面温度设置为T₀，阴极电压设置为V_k0，栅极电压设置为V_g0，阳极电压设置为V_a0，然后扫描栅极电压和阳极电压。

扫描结果的各栅极电压值和各阳极电压值及其对应的阴极发射电流有：第j个栅极电压采样点的栅极电压为V_g,j，j＝1,2,…,R，R为栅极扫描的采样点数；第i个阳极电压采样点的阳极电压为V_a,i，i＝1,2,…,Q，Q为阳极扫描的采样点数；栅极电压与阴极电压的压差V_g-k,j为V_g-k,j＝V_g,j-V_k0；阳极电压与阴极电压的压差V_a-k,i为V_a-k,i＝V_a,i-V_k0；当栅极电压为V_g,j，阳极电压为V_a,i时，I_i,j表示对应的阴极发射电流。

在栅极电压为V_g,j时，对V_a-k,i和I_i,j进行拟合，得到阴极发射电流与阳极电压关系的阴极发射电流公式：

其中I_j为当栅极电压为V_g,j时的阴极发射电流，V_a-k为阳极与阴极之间的压差，A_j和B_j分别为当栅极电压为V_g,j时阴极发射电流公式的斜率和截距。

根据导流系数公式：