7th International Conference on Matter and Radiation at Extremes (ICMRE2024)

由于物理机制和工艺结构的固有限制，各种微波源均有其物理极限。为突破单个磁控管的功率容量限制，采用多个磁控管进行功率合成是有效的方法，利用锁相可以产生多个大功率同相输出，用于功率合成。本文通过仿真设计出一种L波段磁控管，磁控管高频系统由8个扇形谐振腔组成，采用双端双环矩形截面隔膜带，输出结构用磁耦合的方式，通过耦合天线截获变化的磁通量，产生高频电流，在圆波导中激励起高频场后，将高频场转化为TE11模式。磁控管π模式谐振频率为1.05GHz，静磁场强度为0.26T，阳极电压50kV，阳极电流120A，电子发射电流300A，功率3MW，效率约为40%。接着以此磁控管为单元，进行两个磁控管的锁相仿真。由于L波段工作波长较长，因此本文设计了一种耦合桥结构，将两个磁控管通过耦合桥连接起来并研究耦合桥结构对于磁控管锁相的影响。调整耦合桥长度L，当L等于磁控管主模波长λb或者λb/2时，两个磁控管完成了锁相，相位差恒定为π或0，并且两个相同磁控管的总输出功率几乎是自由运行磁控管输出功率的两倍，而它们的效率几乎相同。仿真结果为更多个数磁控管的锁相做了准备工作，将这种锁相结构应用于多个磁控管，可以获得多个同相功率输出。

磁控管；L波段；锁相阵列；功率合成；大功率