径向三腔预调制型同轴虚阴极振荡器数值模拟

区杰俊，邵 浩，宋志敏，张余川，廖 成

（1.西南交通大学电磁场与微波技术研究所，成都610031；2.西北核技术研究所，西安710024；3.高功率微波技术重点实验室，西安710024；）

径向三腔预调制型同轴虚阴极振荡器数值模拟

区杰俊1，邵 浩2，3，宋志敏2，3，张余川2，3，廖 成1

（1.西南交通大学电磁场与微波技术研究所，成都610031；2.西北核技术研究所，西安710024；3.高功率微波技术重点实验室，西安710024；）

径向三腔预调制型同轴虚阴极振荡器的三腔调制腔结构由3个半开放式同轴谐振腔构成，能起到显著的束流调制作用，从而提高了电子束与微波场的耦合效率。数值模拟结果表明：改变调制腔长度可对系统工作频率进行调谐，其效率为3 dB时的调谐带宽约为400 MHz。经过优化设计，在二极管输入电压约为600 k V，发射电流约为60 k A的条件下，获得了平均功率约为7.2 GW，工作频率为2.67 GHz的微波输出，束波转换效率达到20%。

虚阴极振荡器；预调制； 三腔调制腔；调谐

虚阴极振荡器作为一种重要的高功率微波源，具有结构简单、输出功率高、频率可调的优点，然而，其束波转换效率较低、频谱复杂的缺点也大大限制了它的发展和应用［1］。经过各国研究人员30多年的共同努力，提出了一系列有关虚阴极振荡器的新概念和新结构。其中，同轴虚阴极振荡器因其虚阴极易于形成，准腔结构有利于调谐和改善频谱特性及有潜在的长脉冲和重复频率工作能力［2 4］，成为目前较有发展潜力的虚阴极振荡器。

根据束波非线性作用理论［5］，电子与微波场之间的能量交换效率随着入射束流调制幅度的增大而提高。……