相对论速调管放大器

摘要： 为了实现高功率微波源低磁场及长时间稳定运行,开展了S波段GW级多注相对论速调管放大器(RKA)的理论模拟设计与实验研究。首先,采用一维大信号非线性理论软件优化设计了S波段4腔多注RKA,找到了器件工作的最佳参数:采用电压550 kV、束流4.7 kA的14注RKA,获得功率1.1 GW、效率43%的输出微波。随后,采用粒子模拟软件对理论设计的束波互作用参数进行了验证,获得了输出功率992 MW,器件效率为37%。最后,根据模拟参数开展了器件重频长时间运行实验研究。采用紧凑同轴Marx功率源驱动S波段四腔多注RKA,在电压530 kV、束流5.4 kA、重频20 Hz、运行时间1 s、引导磁场强度0.39 T、注入微波功率1.7 kW的条件下,获得了功率934 MW、脉宽69 ns的输出微波,束波转换效率33%。在器件重频20 Hz、运行时间10 min条件下,坚实了平均功率889 MW、平均脉宽42 ns的输出微波。该研究结果为S波段RKA的低磁场和长时间运行打下了的技术基础。

摘要： 针对器件工程应用中的高功率高增益需求,设计了工作在X波段的高功率高增益多注相对论速调管放大器,建立了带输入、输出波导结构的三维整管模型.设计双边对称耦合孔输入腔结构,降低了输入波导对输入腔间隙电场均匀性的影响以抑制非均匀干扰模式;设计采用多腔多间隙群聚结构,降低了输入微波功率的需求,提高了器件放大增益;并且分析设计了多间隙扩展互作用微波提取结构,提高了器件的功率转换效率以及降低输出结构表面电场强度.通过优化设计,粒子模拟仿真实现X波段多注相对论速调管放大器输出微波功率达到3.2 GW,器件放大增益约为60 dB,功率转换效率约为40％.器件验证实验在电子束电压550 kV,电流5.1 kA的情况下,输出功率为0.99 GW,放大增益约为53 dB,转换效率约为35％.

摘要： 首先采用运动学理论和空间电荷波理论推出了计算中间腔间隙入口处调制电流相位的经验公式.采用调制电子束激励中间腔的非线性理论估算中间腔和输出腔间隙电压的幅度和相位,并提出了估算输出腔间隙入口处调制电流相位的经验公式.采用这些理论和二维粒子模拟比较了中间腔和输出腔间隙入口处调制电流相位、中间腔和输出腔间隙电压相位.中间腔和输出间隙入口处调制电流相位误差为2.627°(模型1)和3.857°(模型2).中间腔间隙电压幅度的相对误差是1.47％,输出腔幅度的相对误差是5.42％,中间腔相位的误差是4.017°(模型2)和5.427°(模型3),输出腔的相位的误差是12.32°.最后根据二维粒子模拟得出了三种模型调制电流的相位与距离的关系.相关理论计算结果与2D的PIC模拟结果进行了比对,验证了理论估算结果的可信度.

摘要： 多注相对论速调管放大器向工程化和实用化方向发展,需要进一步提高其工作重频和使用寿命.针对高功率多注相对论速调管放大器在输出腔间隙电子束换能后,会出现电子返流轰击输出腔表面,以及输出腔间隙电场过高产生射频击穿导致输出腔表面出现烧蚀的问题,本文分析了强流相对论电子束在器件中的返流过程,在此基础上设计了四间隙扩展互作用提取结构以避免电子返流和降低间隙电场,并提高器件工作寿命.同时针对高工作频段高过模器件中常规水冷却通道会影响输出微波模式的问题,设计了同轴TEM模-扇形TE10模-同轴TEM模-圆波导TM01模的模式变换结构,模式转换效率大于99.9％,避免了收集极水冷却通道对输出微波模式的影响,以提高器件工作重频.在重频45 Hz工作条件下,实验实现X波段长脉冲GW级高功率微波稳定输出,器件累计运行约10000次,输出微波参数无明显下降.

摘要： 针对kW级微波驱动的锁相GW高功率微波,设计了一个高增益(大于50 dB)四腔相对论速调管放大器(RKA).模拟表明,在此条件下高次模振荡严重影响器件的锁相实现.由此,将RKA结构与正反馈振荡电路结合起来,建立相应的等效电路来研究这种高次模激励的物理过程(即高次模的激励与中间腔之间耦合强度的相关性).在高次模振荡的等效电路(即正反馈振荡电路)中,用衰减电阻代替结构中的微波吸收层来研究高次模振荡的抑制机理,衰减电阻通过对反馈过程的控制,提高了电路的自激振荡起振电流.在结构上按照衰减电阻要求设计了微波吸收层,将高次模振荡的起振电流提高到大于器件的工作电流,实现了高增益(约60 dB)条件下高次模激励的抑制.模拟获得了4 kW微波功率驱动的2.3 GW锁相高功率微波,增益接近60 dB.在LTD加速器平台的实验结果表明:注入微波由固态RF种子源提供(功率10 kW),输出功率达到1.8 GW,增益为52.6 dB,90 ns内输入和输出微波的相对相位差小于±10°,实验上实现了kW级注入微波对GW高功率微波的相位锁定.

摘要： 综述了中国工程物理研究院应用电子学研究所锁频锁相的高功率微波器件最新研究成果,主要包括稳频稳相的相对论速调管放大器和注入锁相的相对论返波管振荡器.针对高功率长脉冲相对论速调管研究中遇到的问题,介绍了该放大器的束波互作用特点、杂频振荡抑制、脉冲缩短、高频段高功率运行、高增益等物理、设计与实验中的关键技术研究概况,使其功率、相位稳定性、增益等性能有了显著提高,S波段环形单注相对论速调管实现了高功率稳相输出,重频25 Hz运行时输出功率大于1 GW,脉宽大于150 ns、相位波动18?,高增益运行时在注入微波功率数kW条件下也实现类似功率和相位水平;采用同轴多注器件结构,突破了速调管高频段运行条件下高效率电子束引入和高功率束波转换技术等难题,使X波段相对论速调管在注入功率30 kW条件下实现了功率大于1 GW的放大输出,效率为34％,相位波动为15?.在掌握相对论返波管技术的基础上,利用返波管的高效率和结构紧凑的优点,开展了注入调制电子束锁相的相对论返波管研究,采用百kW级的种子微波实现了对GW量级输出微波的相位锁定.该研究结果对功率合成、粒子加速和多功能雷达等技术具有重要的推动作用.

摘要： 为了进一步提升相对论速调管的提取效率,本文利用理论和模拟相结合的方法,开展了S波段的相对论速调管放大器二次微波提取输出腔的研究,初级提取腔采用双间隙谐振腔,次级提取腔为单间隙谐振腔,并提出一种次级谐振腔的设计方法.模拟中采用预调制电子束(电子束电压900 kV、束流7.5kA、基波调制深度100％)激励输出腔.模拟结果表明:二次提取输出腔的初级和次级提取谐振腔分别输出2.45和1.0 GW的微波,总的输出微波约3.5GW,电子效率51％.设计的二次微波提取输出腔有效提高了相对论速调管放大器的效率,为高效率相对论速调管放大器提供新的途径.

摘要： The phase property is an important parameter of the intense relativistic klystron amplifier (RKA).But the intense relativistic electric beams (IREBs) with a long rise time in terms of high-power pulse power source will cause the output microwave phase jitter when driving the RKA,which limits the RKA''s applications.Based on the intense current pulse electron beam properties,the impacts on output microwave phase by the increase of the electron beams'' energy in the front section of the pulse and the spurious frequency caused by energy change in the cavities are analyzed through the theory.And then some PIC simulations and experiments are studied.It is found that the increase of the electron beams'' energy in the front section lead to the output microwave phase continually changing.Besides,the spurious frequency in the cavity caused by the front section of the electron beams,which lead to the output microwave phase continually jitter in the front and the early of the stable section of the pulse.In the condition of cavities'' parameters are constant,the output microwave phase is significantly affected by the rate of electron beams energy in the front section:when the rate of electron beams energy increase,the amplitude of the phase jitter and the jitter duration increase.And the stabilization of the phase can be increased by reducing the Q of the cavity at the frequency point of the spurious frequency.%相位特性是强流相对论速调管放大器(RKA)的一个重要特征参数,而由高功率脉冲功率源产生的具有一定前沿的强流相对论电子束在驱动RKA时,会使得输出微波出现较大波动,影响RKA的输出微波相位稳定性及其应用.论文从强流脉冲电子束前沿分布状态出发,理论分析电子束前沿束流能量变化及其激励的腔体杂频对输出相位的影响,同时开展粒子模拟研究以及实验研究.研究结果表明:脉冲前沿段电子束能量变化将导致输出微波相位持续变化;此外,电子束前沿将激励杂模,导致输出微波相位在脉冲前沿段及平顶段初期持续抖动,在腔体参数一定条件下,脉冲前沿能量变化率越大,相位波动幅值越大,持续时间越长,通过减小杂频振荡频率处腔体的Q值可以有效缩短输出相位抖动时间,提高输出相位稳定性.

摘要： 相位特性是目前制约多注相对论速调管放大器进一步拓展应用的关键参数之一,为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,利用一维非线性理论对X波段强流多注速调管放大器开展了理论研究,得到由强流脉冲特性引起的腔体杂频以及电子束运动速度变化率是造成输出微波相位波动的部分主要原因,同时基于18注实心电子束构成的X波段多注相对论速调管放大器开展了强流脉冲特性对输出微波频率和相位影响的数值计算,最后利用粒子模拟手段对理论结果进行验证.理论和模拟结果一致表明:强流脉冲的前沿和波动都将导致器件内实际工作频率的偏移,并引起相位波动;在脉冲前沿段,脉冲前沿长度越短,器件内实际工作频率偏移越大,相位波动幅度越大;在脉冲平顶段,脉冲波动导致的频率偏移与电压变化率相关,与电压的幅值无关,而脉冲电压波动导致的输出微波相位波动由电压变化率及其变化幅度两者共同决定.%The phase characteristic of multiple beams relativistic klystron amplifier is an important parameter, which limits the amplifier''s applications.In order to reduce the phase jitter and improve the stability of the device, the phase characteristics of intense relativistic klystron amplifier is studied by one dimension non-linear theory.The theoretical results indicate that multiple frequency in the cavity and velocity gradient of electron beams caused by the characteristics of intense pulse voltage are the main reasons leading to phase fluctuation.Then numerical analysis of phase jitter caused by intense pulse power are developed based on an X-band multiple beam relativistic klystron amplifier with 18 electron beams.The theoretical and simulation results show together that front edge and fluctuation of pulse voltage both can lead to frequency shift and phase jitter.And the shift of operation frequency and fluctuation of phase will be greater while the rise time of pulse voltage is shorter.Besides, the shift of operation frequency is only determined by the fluctuation gradient of pulse voltage and the fluctuation of phase is determined by the fluctuation amplifier and gradient of pulse voltage.

摘要： 为了有效提高器件输出微波相位的稳定性,对S波段强流相对论速调管放大器输出微波相位特性开展了理论研究和优化设计.理论分析结果表明,束流发射和传输均匀性、腔内杂频和强流脉冲电压波动是影响器件输出微波相位稳定性的重要原因,通过优化二极管结构,增加吸波材料以及优化腔体结构和参数等手段可以有效地减小上述因素对输出微波相位稳定性的影响,提高器件工作的稳定性.对优化后的器件开展了实验研究,得到单台单次输出功率GW量级基础上,100 ns内相位标准差约10°,单台重频5 Hz工作输出微波相位标准差约20°,两台同时工作输出微波相位差抖动约20°的结果,满足了实际应用的需求.%Phase characteristic is one of the key parameters which limit the promotional applications of intense relativistic klystron amplifier.In order to reduce the phase jitter and improve the stability of device,an S-band intense relativistic klystron amplifier (RKA)with three cavities and annular beams is studied theoretically.The theoretical results indicate that fluctuation of intense pulse,self-oscillation,non-uniform of beam emission and transmission are the main reasons for phase fluctuation.Then some optimization works are done as follows:(1 )The structure of diode are optimized to improve the uniformity of electric beams;(2)Microwave absorbing materials are added in the drift to suppress the self-oscillation;(3)On the condition of output power greater than GW level,the parameters of cavities are optimized to reduce the phase jitter caused by fluctuation of pulse voltage.At last,an experiment research is carried out on the LTD accelerator to confirm the effectiveness of optimization.The experiment results show:on the condition of output power greater than GW level,the standard deviation of output microwave phase is about 10°within 100 ns in single shot and about 20°in 5 Hz repeat.The phase difference jetter between two RKAs is a-bout 20°.

摘要： 研制了一种碳纤维分布具有高取向性的碳碳复合材料,并采用该材料制作的阴极开展了相对论速调管放大器的实验研究.实验结果表明:碳碳复合阴极爆炸发射的点火机制以尖端场增强为主,运行1000炮后碳纤维结构稳定,重频25Hz运行时输出微波功率大于1GW,脉冲宽度大于100ns,阴极发射电流密度约3.82kA/cm2.碳碳复合阴极在启动速度、电流延迟时间及阻抗特性等方面性能还有待进一步的研究.

摘要： 为进一步提高相对论速调管放大器(RKA)的工作频率和输出功率,开展了X波段GW级长脉冲多注RKA实验研究,对实验中出现的杂模振荡现象进行了模拟和实验研究,分析表明电子回流是导致杂模振荡的主要因素,采取了相应措施减少电子回流从而抑制杂模振荡,实验实现多注RKA 输出微波功率约0.98GW,脉宽为95ns,频率为9.405GHz,从实验上验证了X波段多注RKA输出GW级长脉冲高功率微波的可行性.

摘要： 为了展宽相对论速调管放大器的输出段带宽,设计了一种用于S波段、10％带宽、相对论速调管放大器输出腔结构.该结构采用重叠模双间隙腔,该腔有两个工作模式(0模和π模).采用三维程序模拟分析发现:两个腔间的圆盘半径增大时,0模的谐频率几乎不变,π模的谐振频率升高即模式间隔增大;当间隙长度增大时,模式间隔减小:当输出耦合孔的角度在一定范围内由小变大时,模式间隔增大;输出腔半径增大时,模式间隔减小.本文通过调节以上腔体尺寸使两个工作模式的频率部分重合增加了输出腔的工作带宽.在束压850kV、束流7.6kA、基波调制深度为90％时、调制微波频率为2.85GHz时,采用三维PIC程序模拟得到2GW的输出微波功率,3dB相对带宽约10％.

摘要： 首先提出了一种两路高频信号相位差的计算方法.然后采用三次样条插值方法,计算了单次运行时输出微波和输入微波的相位差随时间的变化.最后计算了重频25Hz运行时后面19个脉冲和第一个脉冲的相位差随时间的变化,同时消除了不同脉冲相位不同的影响.

摘要： 采用粒子模拟软件,建立了基于冷阴极发射实心束的高阻抗相对论速调管放大器模型,由一个带屏蔽环的二极管,5个简单药盒型谐振腔和1个锥形收集极构成.为了给具有高效率的高阻抗相对论速调管提供实心束,同时实现设备的简单化和紧凑化,采用冷阴极取代传统的热电子枪,不仅操作简单而且大大降低能耗和经费.通过在传统二极管阴极侧面引入屏蔽环,利用屏蔽极大地提高电子束阻抗,同时其位置和形状能明显降低非发射区的场强,并且有效改善阴极端面发射的均匀性.在束波互作用区,通过依次调节末前腔和输出腔的位置并结合导引磁场的大小对输出的微波进行优化,结果表明:在二极管发射电压525kV、电流328A的实心束及外加磁场0.35T的条件下,当注入功率为1kW时,在11.424GHz的中心频率处获得了功率81MW,效率47％,增益49dB的微波.

摘要： 通过3维粒子模拟分析了杂模振荡造成脉冲缩短的机理,提出在输入腔和中间腔之间以及两个中间腔之间的漂移管中加载吸收介质来抑制杂模振荡的方法.在束压束流分别为900kV,7.5kA时,输出微波功率为1.73GW,输出微波包络平坦,没有电子回流,程序运行时间为200ns;注入微波吸收良好,稳态功率为40kW,随时间变化波动较小.此外还计算了加载吸收介质的四个腔体开放腔的谐振频率和Q值.

摘要： 通过3维粒子模拟分析了杂模振荡造成脉冲缩短的机理,提出在输入腔和中间腔之间以及两个中间腔之间的漂移管中加载吸收介质来抑制杂模振荡的方法.在束压束流分别为900kV,7.5kA时,输出微波功率为1.73GW,输出微波包络平坦,没有电子回流,程序运行时间为200ns;注入微波吸收良好,稳态功率为40kW,随时间变化波动较小.此外还计算了加载吸收介质的四个腔体开放腔的谐振频率和Q值.

摘要： 通过3维粒子模拟分析了杂模振荡造成脉冲缩短的机理,提出在输入腔和中间腔之间以及两个中间腔之间的漂移管中加载吸收介质来抑制杂模振荡的方法.在束压束流分别为900kV,7.5kA时,输出微波功率为1.73GW,输出微波包络平坦,没有电子回流,程序运行时间为200ns;注入微波吸收良好,稳态功率为40kW,随时间变化波动较小.此外还计算了加载吸收介质的四个腔体开放腔的谐振频率和Q值.

摘要： 通过3维粒子模拟分析了杂模振荡造成脉冲缩短的机理,提出在输入腔和中间腔之间以及两个中间腔之间的漂移管中加载吸收介质来抑制杂模振荡的方法.在束压束流分别为900kV,7.5kA时,输出微波功率为1.73GW,输出微波包络平坦,没有电子回流,程序运行时间为200ns;注入微波吸收良好,稳态功率为40kW,随时间变化波动较小.此外还计算了加载吸收介质的四个腔体开放腔的谐振频率和Q值.

摘要： 通过3维粒子模拟分析了杂模振荡造成脉冲缩短的机理,提出在输入腔和中间腔之间以及两个中间腔之间的漂移管中加载吸收介质来抑制杂模振荡的方法.在束压束流分别为900kV,7.5kA时,输出微波功率为1.73GW,输出微波包络平坦,没有电子回流,程序运行时间为200ns;注入微波吸收良好,稳态功率为40kW,随时间变化波动较小.此外还计算了加载吸收介质的四个腔体开放腔的谐振频率和Q值.

摘要： 本发明属于高功率微波技术领域，公开了一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器，包括阴极座201、阴极202、阳极外筒203、内导体204、注入腔205、第一反射腔206、第一群聚腔207、第二反射腔208、第二群聚腔209、第三反射腔210、提取腔211、锥波导212、反馈环213、电子束收集极214、支撑杆215、微波输出口216、螺线管磁场217和注入波导218，整体结构关于中心轴线旋转对称。本发明通过对器件电磁结构的合理设计，克服了现有三轴相对论速调管放大器中侧向双端口注入结构复杂、非旋转对称模式自激振荡难以从物理机理上完全抑制等缺点，且具有良好的锁频锁相特性，对于高功率微波空间相干功率合成所需的类似速调管放大器设计具有重要的借鉴意义。

摘要： 一种X波段高增益高效率三轴相对论速调管放大器，包括阴极座301、阴极302、阳极外筒303、内导体304、调制腔305、第一反射腔306、第一群聚腔307、第二反射腔308、第二群聚腔309、第三反射腔310、提取腔311、锥波导312、反馈环313、电子收集极314、支撑杆315、微波输出口316、螺线管磁场317、注入波导318，整体结构关于中心轴线OZ轴旋转对称。该发明通过对器件电磁结构的合理设计，克服现有X波段三轴相对论速调管放大器中轴向注入或侧向双端口注入的复杂结构、增益（约40dB）、效率（<30%）、输出微波功率（约1GW）相对较低等不足，在X波段实现三轴相对论速调管放大器的高增益、高效率、高功率微波输出。

摘要： 本发明涉及高功率微波技术领域同轴相对论速调管放大器的输入腔，具体涉及一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔，属于高功率微波技术领域，其包括外导体、第一内导体、第二内导体、注入圆波导、弯曲波导、输入腔间隙、左端漂移管、右端漂移管和支撑杆组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。本发明提供的一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔，在保证输入腔高吸收率的基础上解决现有外馈入式输入腔分断导引磁场、大过模比情况下易激励非旋转对称模式两大难题，对类似的相对论速调管放大器所需的输入腔设计具有重要借鉴意义。

摘要： 本发明公开了一种用于相对论速调管放大器的高重频脉冲磁场装置，包括外筒、内筒及两组线圈组件，所述内筒同轴嵌套于所述外筒内，两组所述线圈组件对称布置于所述内筒的两端，所述线圈组件包括多个串联的线圈，所述外筒上设有两组接线柱组件，两组所述线圈组件与两组所述接线柱组件一一对应连接使得两组线圈组件呈现并联结构。本发明采用双线圈LCR并联回路的结构，可显著降低磁场线圈的电感L和电阻R，进而提高脉冲磁场的重复工作频率，使RKA等HPM器件可以工作在高重复频率状态。

摘要： 本发明公开了一种采用慢波提取装置的三轴相对论速调管放大器，包括：电子束发射结构，用于强流相对论电子束(IREB)的产生；电子束调制结构，用于IREB的调制和群聚，实现不低于110％的基波电流调制深度；慢波提取装置，用于将充分群聚后的IREB的动能转换为微波能量并耦合输出；本发明将电子束调制结构和慢波提取装置两者进行结合，一方面可以克服慢波结构本征模式自由竞争而导致的输出微波频率、相位难以锁定的问题，另一方面可以实现三轴相对论速调管放大器功率容量的有效提升，为高频段高功率微波(HPM)相干合成系统提供了一种可选的HPM源器件。

摘要： 本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，具体涉及一种四级调制高效率紧凑型同轴相对论速调管放大器，属于高功率微波技术领域，包括阴极座、阴极、阳极外筒、内导体、注入波导、重入式谐振腔、输入腔、增益腔、群聚腔、末前腔、反射腔、双间隙提取腔、电子束收集极、输出波导、反馈环、支撑杆和螺线管磁场，整体结构关于中心轴线旋转对称；本发明采用了输入腔、增益腔、群聚腔、末前腔四级调制方案，有效提高了对电子束的调制能力，提升了器件的功率转换效率，且器件长度约为10倍器件工作波长，紧凑性较好，有利于推动相对论速调管放大器的模块化以及功率相干合成系统的小型化发展。

摘要： 本发明属于高功率微波技术领域，公开了一种永磁封装的紧凑型Ku波段三轴相对论速调管放大器(TKA)，包括阴极座201、阳极外筒202、阴极203、内导体204、注入腔205、第一群聚腔206、第一反射腔207、第二群聚腔208、第二反射腔209、提取腔210、电子束收集极211、锥波导212、反馈环213、微波输出口214、注入波导215、左侧永磁体磁场216a和右侧永磁体磁场216b，整体结构关于中心轴线旋转对称。本发明为HPM空间相干功率合成所需的模块化TKA提供了一种可行的技术方案，通过高频电磁结构的合理优化和利用腔体间的TEM模正反馈能量耦合来缩短器件的轴向长度，通过采用径向充磁的高磁性材料钕铁硼设计永磁体磁场，首次实现了Ku波段TKA一百公斤以内的永磁封装设计。

摘要： 本发明公开了一种共形输入耦合小型化相对论速调管放大器，所述相对论速调管放大器包括：矩形波导、波导转换器、扇形波导、输入腔、中间腔、输出腔和圆波导，所述矩形波导设置于管状导体结构末端，并经波导转换器与扇形波导连接，所述输入腔设置于所述扇形波导的末端，且所述扇形波导设置于管状导体结构外侧并与所述管状导体结构共形，所述扇形波导在输入腔处与输入腔发生耦合并产生角向均匀TM01模式电磁场；输入腔、中间腔和输出腔间设有若干用于传输电子流的管状通道连通；所述输出腔经输出模式变换器与设置于管状导体结构末端的圆波导连接。通过本发明的结构设置，可以实现相对论速调管放大器的小型化，为推动器件装备化奠定基础。

摘要： 本发明属于高功率微波技术领域，公开了一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器，包括阴极座201、阴极202、阳极外筒203、内导体204、注入腔205、第一反射腔206、第一群聚腔207、第二反射腔208、第二群聚腔209、第三反射腔210、提取腔211、锥波导212、反馈环213、电子束收集极214、支撑杆215、微波输出口216、螺线管磁场217和注入波导218，整体结构关于中心轴线旋转对称。本发明通过对器件电磁结构的合理设计，克服了现有三轴相对论速调管放大器中侧向双端口注入结构复杂、非旋转对称模式自激振荡难以从物理机理上完全抑制等缺点，且具有良好的锁频锁相特性，对于高功率微波空间相干功率合成所需的类似速调管放大器设计具有重要的借鉴意义。

摘要： 一种X波段高增益高效率三轴相对论速调管放大器，包括阴极座301、阴极302、阳极外筒303、内导体304、调制腔305、第一反射腔306、第一群聚腔307、第二反射腔308、第二群聚腔309、第三反射腔310、提取腔311、锥波导312、反馈环313、电子收集极314、支撑杆315、微波输出口316、螺线管磁场317、注入波导318，整体结构关于中心轴线OZ轴旋转对称。该发明通过对器件电磁结构的合理设计，克服现有X波段三轴相对论速调管放大器中轴向注入或侧向双端口注入的复杂结构、增益（约40dB）、效率（<30%）、输出微波功率（约1GW）相对较低等不足，在X波段实现三轴相对论速调管放大器的高增益、高效率、高功率微波输出。