随着现代科学技术发展日新月异,微波管作为一种功率放大器件,已广泛应用于数据通信、雷达、精确制导等各种民用和军用设施。在微波管的研制中,磁聚焦系统性能的好坏直接决定了微波管的工作效率和寿命,它是微波管电子光学系统的重要组成部分。如何减轻磁聚焦系统的重量、提高工作效率和性能成为微波管系统设计中的重要内容。同时,计算机技术的发展和应用,促使计算机模拟和CAD技术广泛应用于微波管的设计和分析中,逐渐成为微波管各部分设计的有效辅助工具。本文正是基于这种背景立题,深入研究微波管电磁聚焦系统理论,及基于有限元方法的数值模拟技术。首先,介绍了微波管的应用和微波管CAD技术的发展概况,详细说明了微波管电磁聚焦系统的基本知识,包括几种基本的结构和数值计算方法,对系统的设计步骤和具体参数进行了详细的分析。其次,阐述了有限元算法的基本原理和在磁场计算中的应用,分别引入了二维有限元的一次插值和二次插值函数,推导出静磁场计算公式。最后,设计了磁场计算流程图,利用二维二次有限元算法对通电螺线管和周期线包结构进行了编程仿真(软件名称:EMFS),并与Ansoft Maxwell 2-D的计算结果进行了对比,验证了算法的正确性。同时,与二维一次有限元算法进行收敛性对比,得出结论:二维二次有限元算法计算结果更准确,收敛速度更快。说明此算法具有一定的实用性,可用于特定磁场的计算和模拟。