伴随着电子真空技术的逐渐进步,在我们的日常生活中、军事工业发展中对行波管性能的要求越来越高。在一些相关行业中,行波管作为微波源和微波信号放大器有着非常重要的地位。伴随着现代卫星通信、空间通信等技术的快速发展,使得对行波管的设计提出了更高的要求,现在行波管技术向着长寿命、高可靠性、小型化的方向发展。大功率、高增益、宽频带和长寿命是现代大功率行波管的四大特点,因此被广泛的应用到民用行业以及军事重点工程中,被誉为武器装备的“心脏”。由于行波管高频率和大功率等一些方面的优点,目前许多民用行业和军事行业中还没有找到其他器件来代替。电子枪是行波管的基本部件,行波管中的电子注就是由电子枪产生,因此对电子枪的研究具有非常重要的意义。由于行波管结构的复杂以及要求的加工精度非常高,如果一旦设计人员设计失败,将会造成物力、财力、人力的巨大浪费,因此现在的行波管设计工作大量引入了计算机模拟技术,计算机模拟技术可以应用到行波管设计的每个环节中,并可以检验出行波管设计的可靠性程度。计算机仿真模拟优点很多,不但可以节约人力成本,而且可以大大减少行波管设计的资金成本。本文的主要工作就是借助大型通用的有限元计算软件ANSYS对行波管进行热分析、动力学模态分析并对该软件进行二次开发,方便设计人员的使用。文中介绍了利用ANSYS模拟电子枪结构,进行了热分析及模态分析,并且介绍了具体方法和步骤,结合了中科院电子所那边提供的模型图纸以及实验数据,利用ANSYS软件进行热稳态分析,模拟出电子枪的温度分布云图以及热形变图,模拟出了栅网和阴极等部件的中心温度,并与实验数据进行对比,得出了行波管电子枪设计的可靠性结论。文中得出电子枪模型可靠性的结论后,利用ANSYS软件又对行波管电子枪进行了动力学模态分析,得到了电子枪的固有频率和振动模式表示的结果。该结果明确地显示了电子枪的固有振动频率和振型,设计人员可以以这个结果作为参考,来改进电子枪的结构设计,以提高行波管的可靠性。文中又对行波管电子枪进行了热瞬态分析,设定阴极温度和栅网发热功率,由于栅控管是工作在脉冲状态,实现了分析在不同的脉宽,不同的占空比下,在一定的时间内栅网中心温度随时间变化的曲线,以及热形变随时间变化的曲线。可用于指导设计人员对行波管部件性能参数的了解,改进电子枪的结构设计,提高行波管的可靠性。本文对ANSYS进行了二次开发,形成了一套专门用于“电子枪分析系统”的软件。该软件实现了在ANSYS运行环境下的全中文界面操作,具有简单易用的特点,并能保证足够的计算精度。因此,这套专用的ANSYS二次开发软件可以帮助设计人员来修改电子枪尺寸结构,来提高电子枪的可靠性,并且大大节省了设计人员的时间。