赵桂莲 刘大刚 李天明 刘腊群

摘 要： 理论推导了相对论磁控管中电子与高频场的互作用机理，采用CST软件研究冷腔状态下磁控管的[π]模频率，采用CHIPIC软件对磁控管进行三维粒子模拟研究，对比了10腔旭日型可调谐相对论磁控管冷热腔仿真及实验结果，验证了CHIPIC软件模拟此类器件的正确性。研究结果表明，仿真结果与实验数据基本一致，频谱比较纯，输出比较稳定，为以后拓展旭日型可调谐相对论磁控管的调谐带宽奠定了基础。

关键词： 相对论磁控管； 旭日型可调谐磁控管； CHIPIC； 互作用机理

中图分类号： TN123?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）05?0140?03

0 引 言

相对论磁控管是传统磁控管的外推，其利用脉冲功率产生的大电流并采用冷阴极。它实际上是传统磁控管向大电流化的延伸，为了产生这样的大电流需要相对论电压[1]。相对论磁控管由于制造简单（这掩盖了其实际上的复杂性），近年来得到了迅速的发展，可以很容易得到GW级的功率输出[2]。Bekefi和Orzechowski于1976年首次研制了这样的器件[3]，其中输出功率最高的是Palevsky和Bekefi多次详细报告的A6型磁控管[4]。它的高峰值功率吸引了很多国家对相对论磁控管展开了一系列的研究：Tomsk的核物理研究所研制的封闭6腔磁控管达到了10 GW的输出功率；PI公司研究了相对论磁控管的高峰值功率与高平均功率的实现；前苏联核物理研究所研制了第一只相对论异腔磁控管，输出功率是8.3 GW。为了使相对论磁控管更加实用化和商业化，相对论磁控管的研究朝着可调谐和小型化方向发展。……