S波段TE11输出相对论磁控管永磁包装仿真设计

作     者：崔越 秦奋 徐莎 雷禄容 张勇 张玉涵 

作者机构：中国工程物理研究院应用电子学研究所先进激光与高功率微波全国重点实验室 中国工程物理研究院研究生院 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主　　题：高功率微波 永磁包装 TE 模式 相对论磁控管 模式转换 

摘      要：对一个S波段TE11输出8腔全腔提取相对论磁控管（R8 ACAE-RM）的永磁包装设计进行了初步探索。采用一种内磁块和外磁块相组合的结构，内磁块置于阳极筒内阳极块两端，外磁块置于阳极筒外，在互作用区产生磁感应强度约为0.34 T，轴向均匀区长度为72 mm的磁场，永磁体重量仅为21 kg。相较于传统外磁体系统，该设计可以使磁体重量降低，互作用区磁场强度更加均匀，系统结构更加紧凑，满足高功率微波源系统的轻量化、小型化需求。相对论磁控管选择π模作为其工作模式，通过全腔提取结构输出4个90°扇形TE11模式，最后通过同轴插板模式转换器进行模式转换输出圆波导TE11模式。利用粒子模拟软件对器件仿真模拟，在二极管电压320 kV，永磁体产生的磁场空间下，R8 ACAE-RM获得了1.06 GW的微波输出功率，微波中心频率为2.44 GHz，转换效率约为47%。