微波工程 - 行波管

行波管是宽带微波设备，没有像速调管那样的腔体谐振器。放大是通过电子束和射频 (RF) 场之间的长时间相互作用来实现的。

行波管的构造

行波管是一种圆柱形结构，其中包含来自阴极管的电子枪。它有阳极板、螺旋线和集电极。射频输入被发送到螺旋线的一端，输出从螺旋线的另一端抽出。

电子枪以光速聚焦电子束。磁场引导光束聚焦，而不会散射。射频场也以光速传播，但被螺旋线减速。螺旋线充当慢波结构。施加的射频场在螺旋线中传播，在螺旋线中心产生电场。

施加的射频信号产生的电场以光速乘以螺旋线螺距与螺旋线周长的比值传播。电子束穿过螺旋线的速度将能量感应到螺旋线上的射频波中。

下图说明了行波管的结构特征。

因此，在 TWT 的输出端获得放大的输出。轴向相速度 $V_p$ 表示为

$$V_p = V_c \left ( {Pitch}/{2\pi r} ight )$$

其中 r 是螺旋线的半径。由于螺旋线对 $V_p$ 相速度的影响最小，因此它比其他慢波结构更适合行波管。在行波管中，电子枪将阳极板间隙中的电子束聚焦到螺旋线上，然后在收集器处收集。下图解释了行波管中的电极排列。

阳极板处于零电位时，即当轴向电场处于节点时，电子束速度不受影响。当轴向电场上的波处于正波腹时，电子束中的电子会朝相反方向移动。这个电子被加速，试图追赶遇到 RF 轴向场节点的后期电子。

在 RF 轴向场处于负波腹时，前面提到的电子会由于负场效应而试图超越。电子会获得调制速度。作为累积结果，螺旋中会产生第二波。输出变得大于输入并导致放大。

行波管有许多应用。