行波管广泛地应用于雷达、通讯、广播、高功率微波武器、电子对抗等各种电子设备中,是一种很重要的微波器件,在国防和国民经济各部门发挥着举足轻重的作用。周期永磁聚焦(PPM, Pericdic Permanent Magnetic)是现代微波管使用最多的一种聚焦方式,也是微波管电子光学系统的重要组成部分。近年来的研究发现,由于输入输出窗C型磁铁的影响,互作用后的电子注横截面分布是非轴对称的,即电子注偏移了行波管的轴心。这就使收集极的效率受到不利的影响,由于收集极的效率对整管效率有很重要的影响,从而使整管的效率受到限制。电子注的偏轴心分布也可能导致一部分电子被慢波线截获,导致射频电路温度的增加,降低了行波管的效率和可靠性。为了避免和补偿这一不利因素,进一步分析它的来源并确定它的影响是很必要的。 本学位论文根据三维电子光学模型,用CST(Computer Simulation Technology)软件仿真研究了轴对称PPM聚焦系统和非轴对称PPM聚焦系统的电子光学特性。论文主要内容如下,第一章、简述了行波管的发展背景和简史,介绍了基于有限积分法的CST软件和电子注的宏粒子模拟法。 第二章、介绍了PPM聚焦系统的结构,推导了PPM聚焦系统中电子注的轨迹方程,依据此方程对电子注的聚焦、波动和脉动作了详细的研究,并且对电子注在周期磁场中的运动作了详细的分析。 第三章、利用CST软件中的电磁工作室和粒子工作室,建立了轴对称PPM聚焦系统的仿真模型,对电子注在不同的聚焦磁场条件下的聚焦情况作了仿真分析。 第四章、建立了非轴对称PPM聚焦系统的仿真模型,用CST软件仿真分析了输入输出窗C型磁铁导致的不对称聚焦磁场对电子注的影响。 第五章,全文总结。