刘振帮 金晓 黄华 王腾钫 李士锋

(中国工程物理研究院应用电子学研究所,高功率微波技术重点实验室,绵阳 621900)

多注相对论速调管放大器可在较高的工作频段实现GW 级功率微波产生,在很多领域得到了发展和应用.多注相对论速调管中强流相对论多注电子束相互之间存在空间电磁场的作用,使得多注电子束从二极管引入多注漂移管,以及在多注漂移管中的传输运动受到影响,导致电子束会轰击到管壁上,早期实验中多注电子束的传输通过率较低.本文对功率数GW 的强流相对论多注电子束在二极管与多注漂移管中的运动过程进行了理论分析与粒子仿真模拟,得到强流相对论多注电子束的传输运动规律.对多注二极管的结构进行了优化设计,仿真设计实现强流相对论多注电子束的传输通过率达到99%,并且开展了验证实验研究,实验在电子束电压为801 kV,电流为9.3 kA 的情况下,电子束的传输通过率达到92%.

1 引 言

相对论速调管放大器(relativistic klystron amplifier,RKA)是一类非常重要的高功率微波器件,具有高功率、高效率、微波频率与相位稳定可控的优点,在雷达、通信系统、高能加速器等领域有非常广泛的发展和应用[1−8].应用需求的发展要求进一步提高RKA 的等效辐射功率 P f2(功率与频率平方的乘积),提高RKA 的输出功率与工作频率.常规RKA 采用单注漂移管结构,且漂移管需要对各谐振腔进行隔离,因此漂移管的径向尺寸随工作频率增加而急剧减小,器件的输出功……