CST粒子工作室.pdf

CST粒子工作室 ®„CST带电粒子与电磁场相互作用通用电动力学效应仿真软件„拥有四个求解器：电子枪、粒子跟踪、自洽互作用 (PIC)和尾场求解器„与 CST微波工作室 ®协同求解时变高频谐振场„与 CST电磁工作室 ®无缝协同完成电子枪、聚焦磁场、收集极温升仿真„支持多种粒子发射模型：固定能量、空间电荷限制流、温度限制流、场致发射、二次电子发射等„支持 PBA六面体网格„内置材料库，自定义材料„支持各向同性、各向异性、非线性铁磁材料和导体„支持电磁和开放边界条件„束流粒子状态界面用于接力分段跟踪和互作用仿真„支持加载外部静电场、静磁场和时变谐振电磁场„粒子碰撞平均功率监视器„与 CST电磁工作室协同，仿真粒子碰撞产生的温度变化„支持粒子轨迹图、瞬态定格图、相图等状态图„支持结构尺寸的全参数化„支持任意时域激励信号„支持尾场和阻抗计算„支持波导端口和离散端口信号输入„束流瞬态信号和谐波分析„支持 Multipactor雪崩效应仿真„内嵌优化器和参数扫描器„支持分布式衰减材料仿真„支持近轴磁场 Bz表格分布„支持孤立物体电中性特性„主要应用：粒子加速器加速结构设计、电真空管设计、等离子体源等CST粒子工作室主界面1粒子工作室右边诸图分别为电子枪电位分布、电子枪区直流电子注、 PPM聚焦磁场分布和同轴输出段附近电子在慢波结构中的传输状态（不同颜色代表能量大小）。

行波管整管仿真采用分段仿真，计及螺旋线夹持杆上的分布式薄膜电阻和集中衰减段的影响，在输入端加载振幅由零逐渐升至给定电平的 14GHz连续信号，保证了仿真的稳定性，减小粒子非线性谐波的影响，在输出端得到 RF输出，经付里叶变换得到频谱，进行谐波分析同轴 RF输入 同轴 RF输出55片 PPM永磁铁电子枪 收集极Ku波段螺旋线行波管整管仿真：电子从电子枪通过 空间电荷限制流模型发射形成直流电子注，在 55片 PPM聚焦下，通过精确的自洽互作用（ PIC）算法，仿真所有 731万个宏粒子经过110+89=199个周期的螺旋慢波结构达到收集极仿真所得增益为 45.5dB，实测增益为 44.3dB11粒子工作室。