лбв, лов, магнетрон? Опции

[edc]

Какой пакет может наиболее точно промоделировать лов, лбв, магнетрон,
лавинно-пролетный диод в резонаторе?

[Andrew10]

Привет всем.

Решил поделиться своими сведениями на тему topic-а.

СВЧ взаимодействие пучка с полем в СВЧ приборах с помощью прямого решения уравнений Максвелла позволяют считать программы:

1. Mafia - полный 3D код.
2. Magic - есть вариант Magic3D - полный 3D код, и Magic2D - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка трехмерное.
3. Карат - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка - трехмерное.
4. Есть еще программа Magy, разработанная в Мэрилендском университете первоначально для расчета гироприборов (вроде гироклистронов). В ней для расчета аксиально симметричных полей используется метод матриц рассеяния, наподобие того, как это сделано в холодном случае в программе CASCADE. Сейчас она дополнена, насколько я знаю, возможность расчета многорезонаторных систем (клистронов).

Все эти программы успешно используются для моделирования различных релятивистских приборов, у которых электродинамическая система аксиально симметричная. например, гироклистроны, гиротроны, релятивисткие ЛОВ.
Также Мafia и Мagic способны рассчитать резонаторные системы с небольшим числом трехмерных резонаторов (например магнетрон или клистрон).

Ни одна из них на сегодняшний день неспособна посчитать напрямую ЛБВ в рабочем режиме. Система трехмерная (спираль или ЦСР) и периодов много. В типичной спиральной ЛБВ более ста витков, в ЛБВ-ЦСР - несколько десятков резонаторов.
Были работы С.Kory, в которых она считала ЛБВ с использованием кода Mafia,
максимум, чего удалось достичь - 40 витков спирали, при этом при рабочей входной мощности на такой длине наблюдается самое начало линейного режима.
Время счета - безумное.

В демострационных примерах Magic -а рассчитывается ЛБВ с использованием различных приближений (либо мало витков, либо внешнюю по отношению к спирали часть системы "размазывают" по азимуту).

Michelle, также, как и EGUN - программа для расчета электронной оптики.

Christine - это, как называют сами буржуи, параметрический код. Он работает в частотной области, частоты всех сигналов должны быть кратны одной (основной частоте), для ВЧ полей используется разбиение на синхронное поле, которое считается с помощью уравнения возбуждения, и остальное (несинхронное поле), для которого используются различные приближенные модели.
Аналогичная, но более старая программа TWA3. Есть еще несколько программ подобного уровня, но все они некоммерческие, (кроме TWA3), разработаны в фирмах и университетах в основном для внутреннего использования. Некоммерческие, не значит доступные !
Из программ программ последнего класса наиболее мощной, безусловно, является Christine.
Основные алгоритмы, которые в ней использованы, описаны в публикациях авторов. Но даже с этими сведениями для того, чтобы написать программу подобного уровня, потребуется минимум года 2, при условии отличного знания теории, методов программирования подобных задач и численных методов.

Всего наилучшего!

Andrew10

[Lonesome Wolf]

Привет всем.

Решил поделиться своими сведениями на тему topic-а.

СВЧ взаимодействие пучка с полем в СВЧ приборах с помощью прямого решения уравнений Максвелла позволяют считать программы:

1. Mafia - полный 3D код.
2. Magic - есть вариант Magic3D - полный 3D код, и Magic2D - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка трехмерное.
3.  Карат - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка - трехмерное.
4.  Есть еще программа Magy, разработанная в Мэрилендском университете первоначально для расчета гироприборов (вроде гироклистронов). В ней для расчета аксиально симметричных полей используется метод матриц рассеяния, наподобие того, как это сделано в холодном случае в программе CASCADE. Сейчас она дополнена, насколько я знаю, возможность расчета многорезонаторных систем (клистронов).

Все эти программы успешно используются для моделирования различных релятивистских приборов, у которых электродинамическая система аксиально симметричная. например, гироклистроны, гиротроны, релятивисткие ЛОВ.
Также Мafia и Мagic способны рассчитать резонаторные системы  с небольшим числом трехмерных резонаторов (например магнетрон или клистрон).

Ни одна из них на сегодняшний день неспособна посчитать напрямую ЛБВ в рабочем режиме. Система трехмерная (спираль или ЦСР) и периодов много. В типичной спиральной ЛБВ более ста витков, в ЛБВ-ЦСР - несколько десятков резонаторов.
Были работы С.Kory, в которых она считала ЛБВ с использованием кода Mafia,
максимум, чего удалось достичь - 40 витков спирали, при этом при рабочей входной мощности  на такой длине наблюдается самое начало линейного режима.
Время счета - безумное.

В демострационных примерах Magic -а  рассчитывается ЛБВ с использованием различных приближений (либо мало витков, либо внешнюю по отношению к спирали часть системы "размазывают" по азимуту).

Michelle, также, как и EGUN - программа для расчета электронной оптики.

Christine -  это, как называют сами буржуи, параметрический код. Он работает в частотной области, частоты всех сигналов должны быть кратны одной (основной частоте), для ВЧ полей используется разбиение на синхронное поле, которое считается с помощью уравнения возбуждения, и остальное (несинхронное поле), для которого используются различные приближенные модели.
Аналогичная, но более старая программа TWA3. Есть еще несколько программ подобного уровня,  но все они некоммерческие, (кроме TWA3), разработаны в фирмах и университетах в основном для внутреннего использования. Некоммерческие, не значит доступные   !
Из программ программ последнего класса наиболее мощной, безусловно, является Christine.
Основные алгоритмы, которые в ней использованы, описаны в публикациях авторов. Но даже с этими сведениями для того, чтобы написать программу подобного уровня, потребуется минимум года 2, при условии отличного знания теории, методов программирования подобных задач и численных методов.

Всего наилучшего!

Andrew10

Все это здорово, конечно. Но скажет ли кто-нибудь - используются ли такие программы при конструировании реальный приборов?

[navuho]

Все это здорово, конечно. Но скажет ли кто-нибудь - используются ли такие программы при конструировании реальный приборов?

Magic (3D , 2.5D) используется довольно часто для расчетов клистронов и магнетронов, да и много еще чего.
Очень, очень мощный продукт в умелых руках !

Mafia - IMHO не может считать самосагласованную EM задачу с пучком (например уск. или замедляющая структура),
только трейсинг и обмен энергией с резонатором. Да и устарел уже этот код, "тяжелый" интерфейс, неподъемная документация "с нуля".
Хотя есть еще энтузиаЗИсты, считают...

В будущих версиях ANSYS вроде как проскакивало упоминание про работу с пучком.
Будет интересно взглянуть, ANSYS - своего рода стандарт в технических расчетах.