|
虛陰極振盪器是利用空間電荷效應, 由二極體產生超過微波管極限電流的
電子束, 進入到微波管, 在微波管內會形成虛陰極振盪, 可產生高功率微
波。本研究主要是利用 PIC(particle-in-cell)粒子電腦模擬方法,模擬
電子束的動態,程式中考慮相對論性的效應。此程式使用靜電場的模式,
在微波管部分考慮到二維效應的影響, 並經由假設被虛陰極反射的電子在
到達陽極時即被吸收, 以去除來回反射電子的影響, 如此即可單獨看出虛
陰極的振盪頻率, 與二極體的施加電壓, 二極體極距 , 陰極半徑, 及輸
入電流四項變因的關係, 以了解影響振盪頻率的因素。並利用Kadish所提
出的一維解析理論, 估算出虛陰極振盪頻率的範圍, 結果與模擬得到的虛
陰極振盪主頻相比較, 發現二者相當吻合。然後經由追蹤每個粒子團隨時
間的位置變化, 分別繪出有來回反射電子與沒有來回反射電子時的電子團
軌跡圖。可看出無反射電子影響時虛陰極附近粒子團軌跡較集中的情形,
及有來回反射電子時會使粒子軌跡紊亂, 看不到有明顯的軌跡集中點。接
著觀察入射微波導管的電子束經過調制(modulated ),電流量有週期變化
時, 對虛陰極振盪頻率的影響, 發現當入射電流的變化頻率與原來定電流
入射時的虛陰極振盪頻率接近時, 或頻率相差2GHz以內, 而入射電流變化
的振幅增大時, 虛陰極振盪的頻率會漸移至與入射電流變化的頻率一致,
且相位亦同步。
|