强激光与粒子束

作者：肖紫燕, 史迪夫, 令钧溥, 皮明瑶, 丁彬,

关键词：高功率微波, 相对论磁控管, 超材料, 小型化, 全腔提取,

相对论磁控管因其高功率转换效率、低工作磁场、结构简单紧凑等特性，已成为高功率微波源领域的研究热点。为了拓宽其应用场景，系统小型化与轻量化已成为相对论磁控管的重点技术攻关方向。传统微波源尤其是低频段微波源，受波长与径向尺寸的共度性约束，其慢波结构的径向尺寸往往需与工作波长同量级，这严重限制了其小型化和紧凑化设计。提出一种基于超材料的C波段全腔提取相对论磁控管，通过引入具有双负特性的超材料，突破传统共度性关系的限制，实现器件径向尺寸和重量的减小。仿真结果显示：在输入电压675 kV、磁场0.29 T条件下，器件输出功率为1.42 GW，功率转换效率为52.6%，频率为4.3 GHz。与传统相对论磁控管结构对比，当以上工作性能基本相同时，超材料的引入使阳极外半径缩减5.5 mm，尺寸减小幅度达12%，相应的永磁体重量可减轻22.8%。

来源：2025年第9期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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