一种新型的高功率X波段相对论性衍射输出磁控管

《IEEE Transactions on Plasma Science》：A Novel High-Power X-Band Relativistic Diffraction Output Magnetron

X波段衍射输出相对论磁控管通过三维粒子注入模拟优化设计，实现约100MW功率输出，脉宽65ns，电子效率50%，采用八室阴极和扩容波导避免截止效应，下游反射镜可提升峰值功率50%但缩短脉宽。

　　

摘要：

本文介绍了一种新型的X波段相对论磁控管（RM），该磁控管采用了衍射输出技术（MDO），其设计基于三维粒子模拟（PIC）的结果。该MDO能够在约9.7 GHz的频率下产生超过100 MW的微波功率，脉冲持续时间约为65纳秒，电子效率达到约50%。这种新型MDO配备了八腔阳极和扩大的输出波导，以防止信号截止。此外，阴极由一根可伸缩的杆支撑，从而可以添加上游或下游反射器。值得注意的是，添加下游反射器后，峰值功率提高了约50%，同时拓宽了工作磁场范围，但最大输出时的脉冲长度有所缩短。

引言

近年来，X波段频率（8–12 GHz）的高功率微波（HPM）源受到了越来越多的关注[1]。Kovalev等人[2]开发的第一款采用衍射输出技术（MDO）的X波段相对论磁控管（RM）配备了八腔阳极。在约0.5 MV的电压作用下，该磁控管能够在约9 GHz的频率下产生约500 MW的微波功率，效率较高，但脉冲持续时间较短，并且存在明显的脉冲短路效应。