تحلیل شبیه سازی و بهینه سازی عملکرد نوسان ساز با کاتد مجازی جهت حصول بازدهی مناسب

نوسان سازهای کاتد مجازی به نسل جدیدی از لامپهای مایکروویو گفته می شود که قادرند پالسهای مایکروویوی در سطح توان چندین گیگاوات و محدوده فرکانسی 5/0 تا 20 گیگاهرتز تولید کنند. عملکرد آنها بر این پایه استوار است که، با تزریق یک پرتو الکترونی با چگالی جریان بالا به درون یک موجبر یا محفظه تشدید، پدیده ای بنام کاتد مجازی درون موجبر یا محفظه شکل می گیرد که دارای شرایط ناپایداراست. نوسان سازهای کاتد مجازی از این ویژگی ناپایداری استفاده کرده و انرژی پرتو الکترونی را به انرژی مایکروویو تبدیل می کنند. در ابتدا، تاریخچه و تحول این لامپها مورد مطالعه قرارمی گیرد، سپس، انواع این لامپها و نحوه عملکرد هر یک تشریح می شود. از بین لامپهای کاتد مجازی، ویرکیتور هم محور که دارای راندمان بالاتری نسبت به بقیه لامپها می باشد انتخاب و روابط حاکم بر آن مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. برای تحلیل بیشتر این لامپها یک کد الکترومغناطیسی بر مبنای fdtd ارایه شده است که این کد ذرات باردار را نیز در محاسبات خود وارد می کند و به محاسبه برهم کنش الکترونها و میدانهای الکترومغناطیسی می پردازد. نقش مکان وسرعت الکترونها در معادلات کرل ماکسول گنجانده شده است و همچنین تاثیر میدانهای الکترومغناطیسی بر روی الکترونها نیز طبق روابط نیروی لورنتز اعمال شده است که به این روش حل در اصطلاح pic-fdtd گفته می شود. در فصل آخر با استفاده از شبیه سازی، پارامترهای موثر بر عملکرد لامپ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و با استفاده از آن پیشنهاداتی برای افزایش راندمان لامپ ارایه شده است.