1、磁控管之所以被廣泛應用于雷達、能源等領域中，是因為它能產(chǎn)生很高的輸出功率、電子轉換效率高、相位穩(wěn)定。至今為止，磁控管依然是主要的高功率微波源(HPM)之一。為了滿足需求，需將它在大電流方向進行拓展，相對論磁控管(RM)得以發(fā)展起來。然而，在相對論磁控管發(fā)展的很長一段時間內，它的效率低的問題沒有得到關注。傳統(tǒng)的磁控管一般采用徑向提取能量的方式，即在諧振腔的位置開一個或多個槽，然后再用波導耦合出能量。這種徑向提取能量的特點，使得磁控管裝置體

2、積非常大，磁場系統(tǒng)也占用很大空間。為了滿足現(xiàn)在對器件小型化的需求，一些學者提出了軸向輸出相對論磁控管(MDO)模型。較之傳統(tǒng)的相對論磁控管，MDO有很多優(yōu)點。首先，在結構上，MDO是在軸向漸變延伸，輻射能量，不需要在徑向開槽，所以在角向是對稱結構。其次，省去了復雜的徑向提取能量裝置，從軸向上直接輻射能量可以簡化磁場系統(tǒng)，具有小型化的特點。再次，MDO在角向的對稱性，使得它可以工作在任何模式，并且，根據(jù)提取能量方式的不同，可以選擇需要的輸

3、出模式，能量提取裝置還起著模式轉換的作用。最后，可以大功率提取微波能量，避免了徑向輸出能量時的微波擊穿問題和一些參數(shù)限制，改善了普通相對論磁控管效率低的問題。
　　為了滿足小型化的需求、避免效率低對磁控管造成的一些不利影響，本文對MDO進行研究和設計。磁控管的諧振系統(tǒng)選用研究的比較多的A6型磁控管，陽極腔半徑、高度、陰極半徑都采用它的經(jīng)典尺寸。喇叭天線部分采用槽型輸出結構，采用理論和模擬相結合的研究方法。對磁控管的理論進行分析，在

4、此基礎上分析了MDO的一些特性、輻射模式和能量提取方式的關系。選擇三腔輸出結構，此時輻射的模式是TE01模。使用我國開發(fā)的粒子模擬軟件CHIPIC對初步設計的MDO進行模擬，根據(jù)模擬結果對磁控管進行優(yōu)化，優(yōu)化后效率最高達到22.9％，考慮到透明陰極可以加快π模的起振，提高效率，所以將普通陰極改成透明陰極。改成透明陰極后，繼續(xù)對磁控管進行優(yōu)化，最終得到一個輸出功率為436MW，
　　電子轉換效率為46.2%，工作頻率為2.867GH