全腔输出半透明阴极相对论磁控管的结构改进和性能提升

摘要

对全腔输出半透明阴极相对论磁控管做了进一步的改进,并对其进行了物理分析和三维全电磁粒子模拟研究.通过半透明阴极结构的改进,即改变阴极角向方位和阴极发射面高度参差设计以及局部参数优化,使得在较宽的工作参数范围内,器件起振初期可能出现的模式竞争得到抑制,起振时间进一步缩短,同时输出效率得到较大提高.在注入电子束电压和电流分别约为518 kV和4.1 kA、外加磁场为0.575 T时,模拟在S波段获得了效率大于66％、功率约1.42 GW的微波输出.同时还给出了电子束电压和外加磁场等参数在一定范围内变化时对输出性能的影响规律.研究结果可应用于高效紧凑型相对论磁控管的实验研究.