CN105261541A - 高功率径向线相对论速调管放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高功率微波技术领域一种径向线相对论速调管放大器。本发明在径向线波导的两侧内壁挖刻环形槽，形成输入腔、群聚腔和提取腔，在输入腔一侧开口形成同轴输入波导，在提取腔另一侧开口形成同轴输出波导，电子束径向发射，在径向线中传输，在输入腔与注入种子微波作用产生初步调制，在群聚腔中调制加深，在提取腔将部分能量转换成微波能量，放大后的微波经同轴波导输出。本发明径向线相对论速调管放大器空间电荷效应弱、功率容量高，有利于提高束波能量转换效以及长脉冲运行；收集极表面积大，电子束能量沉积密度小，有利于重频运行，可克服传统相对论速调管放大器在高频段遇到的瓶颈问题。

Description

高功率径向线相对论速调管放大器

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域的一种高功率微波源，尤其是一种高功率径向线相对论速调管放大器。

背景技术

高功率微波(根据Benford和Swegle的约定，指频率1GHz～100GHz，瞬时功率大于100MW)技术取得快速发展，其在众多领域中的诱人前景引起了很多国家的广泛关注和大量资金研究投入。为了推进高功率微波技术在工业和军事领域的发展，进一步提高作用目标的等效辐射功率密度，高功率微波空间功率相干合成技术成为最关键技术之一。相对论速调管放大器由于其锁频锁相特性，成为空间功率相干合成技术的首选器件。在相对论速调管放大器中，电子束的产生、束波互作用及微波的提取、电子束的收集这几种功能都在不同的区域分开完成，从而每一种功能都可以独立地调试到最佳，因此具有高功率、高效率的优点，是高功率微波源的重要发展方向之一。

按照电子束的发射与传输方向，相对论速调管放大器可分为轴向相对论速调管放大器和径向相对论速调管放大器，目前，轴向相对论速调管放大器在L～X等中低波段已取得了GW级微波输出，但在向Ku、Ka等高频段拓展时，由于其横向尺寸的减小，会遇到空间电荷效应强，功率容量低等瓶颈问题，限制了其在高频段的发展潜力。而径向速调管放大器由于其腔体体积增大，可克服这些缺点，在高频段具有输出高功率、长脉冲微波的潜力。

径向速调管放大器的概念最初是美国Phillips实验室的Arman学者提出【M.J.Arman,HighpowerRadialKlystronOscillator.SPIEproceedings,Vol.2557,SanDiego,USA,1995,21～31】，该器件采用金属箔高频结构，所以无需外加导引磁场，结构较为紧凑。但金属箔难以引导电子束沿径向长距离传输，且在强流相对论电子束的轰击下容易产生等离子体，干扰器件的正常工作，因此，该概念器件在实际上难以输出高功率微波。

为了满足高功率微波在工业和军事领域的应用需求，发展在高频段具有输出高功率、长脉冲和可重频运行的高功率微波放大器已迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统轴向相对论速调管放大器向高频段拓展时遇到的空间电荷效应增强、功率容量低而导致的输出微波功率不足问题，提出一种在Ku、Ka等高频段具有输出高功率、长脉冲微波潜力并且可以重频运行的径向线相对论速调管放大器。

本发明的技术方案是：

一种径向线相对论速调管放大器，由二极管阴极、二极管阳极、第一谐振腔面板、第二谐振腔面板组成，材料均为不锈钢；二极管阴极连接脉冲功率驱动源阴极，二极管阳极与第一谐振腔面板的左端均连接脉冲功率驱动源阳极，第一谐振腔面板与第二谐振腔面板的右端均连接微波辐射系统。本发明径向线相对论速调管放大器为旋转轴对称结构，定义二极管阴极的中心轴为旋转对称轴OO’；靠近二极管阳极的一侧为左端，靠近第二谐振腔面板的一侧为右端；靠近旋转对称轴OO’的一侧为内侧，远离旋转对称轴OO’的一侧为外侧。

二极管阴极由阴极底座和电子发射凸台组成：阴极底座为半径R₁、长度L₁的圆柱体，其左端连接脉冲功率驱动源的阴极，R₁不宜过小，也不宜过大，一般R₁的取值范围为(60～120)mm，L₁可根据实际装配需求取值，一般L₁应满足L₁≥30mm；阴极底座右端连接有电子发射凸台，电子发射凸台为外半径R₂的圆环凸台，内半径等于R₁，R₂＝R₁+2mm，电子发射凸台用于发射电子束，其宽度W决定发射电子束的宽度，一般W应满足W≤3mm，电子发射凸台右侧与阴极底座右侧端面距离为L₂，L₂应满足L₂≤6mm，以避免二极管阴阳极之间发生高电压击穿，电子发射凸台可采用螺纹的形式固定在阴极底座上，两者也可以一体化加工；

二极管阳极由阳极导体和输入调节环组成：阳极导体为圆筒结构，其左端连接脉冲功率驱动源阳极，阳极导体内半径为R₃，R₃与阴极底座的半径R₁共同决定二极管的阻抗，R₃与R₁之差越大，二极管阻抗越高，一般R₃与R₁之差满足20mm≤(R₃-R₁)≤50mm，阳极导体外半径为R₄，R₄≈R₃+20mm，阳极导体长度为L₃，L₃可由实际装配条件决定，一般L₃应满足L₃≥30mm；阳极导体的右端连接有输入调节环，输入调节环为圆环结构，其右端距离阳极导体右端面L₄，当径向线相对论速调管放大器输出微波的波长为λ时，则L₄≈λ/7，输入调节环内半径与阳极导体的外半径R₄相同，外半径为R₅，R₅≈R₄+3mm,输入调节环的长度为L₅，L₅的取值范围为(2～5)mm，输入调节环用于调节径向线相对论速调管放大器输入微波的吸收效率；阳极导体与输入调节环为一体化加工；

第一谐振腔面板由输入波导壁、谐振腔左面板、收集极和输出波导壁组成：输出波导壁为圆筒结构，其左端连接脉冲功率驱动源阳极，右端连接谐振腔左面板，输入波导壁内半径为R₆，R₆≈R₄+5mm，外半径为R₇，R₇≈R₆+8mm，长度为L₆，L₆＝L₃，输入波导壁和阳极导体之间的间隙构成径向线相对论速调管放大器的微波输入波导，微波输入波导宽度为(R₆-R₄)，约为5mm；谐振腔左面板为圆环形面板，其内侧连接输入波导壁，外侧右端面连接收集极，谐振腔左面板内半径等于输入波导壁的外半径R₇，谐振腔左面板的右侧端面上挖有两组圆环形凹槽，沿径向由内而外分别为群聚腔环形槽和输出腔环形槽：群聚腔环形槽的个数一般为1～3个，每个槽的深度均为L₇，槽宽度均为H₁，槽间距均为H₂，L₇＝L₂，H₁≈λ/3，H₂≈H₁/2，群聚腔环形槽第一个槽的内半径为R₉，R₉≥(R₇+3×λ)；输出腔环形槽的个数一般也为1～3个，每个槽的深度均为L₈，槽宽度均为H₃，槽间距均为H₄，L₈≈L₇，H₃≈H₁，H₄≈H₂，输出腔环形槽第一个槽的内半径为R₁₀，R₁₀≥(R₉+3×λ)，谐振腔左面板的厚度为L₉，L₉＝L₃-L₆，外半径为R₈，R₈≥(R₁₀+λ)；收集极为圆环结构，其左端连接谐振腔左面板，右端连接输出波导壁，收集极外半径等于谐振腔左面板的外半径R₈，内半径为R₁₁，R₁₁大于输出腔环形槽最外侧槽的外半径，收集极宽度为L₁₀，L₁₀≈λ/3；输出波导壁为圆筒结构，左端连接收集极，输出波导壁外半径等于谐振腔左面板的外半径R₈，内半径为R₁₂，R₁₂等于输出腔环形槽最外侧槽的外半径，输出波导壁的长度为L₁₁，L₁₁的取值需根据实际装配需要得到，一般应满足L₁₁≥30mm。输入波导壁、谐振腔左面板、收集极和输出波导壁可一体化加工，或通过焊接连接。

第二谐振腔面板由谐振腔右面板、输出调节环与阳极壁组成：谐振腔右面板为圆筒结构，内半径为R₁₃，R₁₃等于阳极导体内半径R₃，外半径为R₁₉，R₁₉略小于输出波导壁内半径R₁₂，一般R₁₉≈R₁₂-λ/3，谐振腔右面板的轴向长度为L₁₂，L₁₂＝L₁₁，谐振腔右面板的左侧端面上对应微波输入波导、群聚腔环形槽和输出腔环形槽处分别挖有圆环形凹槽，沿径向由内而外排列，依次为输入腔环形槽、群聚腔环形槽和输出腔环形槽，输入腔环形槽的个数为1个，群聚腔环形槽的槽个数与群聚腔环形槽的槽个数相同，输出腔环形槽的槽个数比输出腔环形槽的槽个数少1个：输入腔环形槽的内半径为R₁₄，R₁₄＝R₄，槽宽度为H₅，H₅＝R₆-R₄，槽深度为L₁₅，L₁₅≈L4，输入腔环形槽与输入调节环共同组成径向线相对论速调管放大器的输入腔；群聚腔环形槽的内半径为R₁₅，R₁₅＝R₉，槽高度均为H₆，H₆＝H₁，槽深度均为L₁₆，L₁₆＝L₇，槽间距均为H₇，H₇＝H₂，群聚腔环形槽与群聚腔环形槽共同组成径向线相对论速调管放大器的群聚腔；输出腔环形槽的内半径为R₁₆，R₁₆＝R₁₀，槽宽度均为H₈，H₈＝H₃，槽深度均为L₁₇，L₁₇＝L₈，槽间距均为H₉，H₉＝H₄；谐振腔右面板与谐振腔左面板之间的间隙构成径向线传输通道，也称为漂移段，径向线输出通道的宽度等于收集极的宽度L₁₀；谐振腔右面板与输出波导壁之间的间隙构成径向线相对论速调管放大器的微波输出波导，微波输出波导的宽度为(R₁₂-R₁₉)；输出腔环形槽的外侧有输出调节环，其内半径为R₁₇，R₁₇＝R₁₆+M×(H₈+H₉)，M为输出腔环形槽的槽个数，M＝1、2、3，输出调节环的外半径为R₁₈，R₁₈≈R₁₉+λ/5，宽度为L₁₈，L₁₈≈3mm，输出调节环右侧距离谐振腔右面板右侧的距离为L₁₃，L₁₃＝L₁₂-(L₁₇+L₁₈)，输出腔环形槽、输出调节环与输出腔环形槽共同组成径向线相对论速调管放大器的输出腔；谐振腔右面板中心圆筒靠右为阳极壁，阳极壁为圆板结构，半径等于谐振腔右面板的内半径R₁₃，厚度为L₁₄，一般L₁₄≈10mm。谐振腔右面板、输出调节环与阳极壁为一体化加工。

本发明中，如前所述的所有参数R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈、R₁₉和L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆、L₇、L₈、L₉、L₁₀、L₁₁、L₁₂、L₁₃、L₁₄、L₁₅、L₁₆、L₁₇、L₁₈及H₁、H₂、H₃、H₄、H₅、H₆、H₇、H₈、H₉的精确取值均可通过粒子模拟软件Magic仿真优化得到。

本发明的工作过程如下：

脉冲功率驱动源产生的高电压脉冲加载到径向线相对论速调管放大器的二极管阴极和阳极上，在二极管间隙形成很强的电场，强电场激发电子发射凸台的尖端发射强流电子束(电子束电压>100kV，电流密度>1kA/cm²)，强流电子束在径向线传输通道内沿径向向外传输。种子微波(为外部一小型磁控管或速调管产生)沿微波输入波导输入到径向线相对论速调管放大器的输入腔，对强流电子束进行初步的速度调制，经过初步速度调制后的强流电子束经过一段距离的漂移，速度调制转变为密度调制，电子束调制深度加深；然后，电子束经过群聚腔，与群聚腔内的本征模发生谐振，电子束的群聚增强，调制深度进一步增加；再经过一段长度的漂移，电子束进入输出腔内，与输出腔内的本征模发生谐振，电子束将部分能量转换为高功率微波能量。经过电子束的传递，种子微波功率得到放大，得到高功率微波，最后经微波输出波导传输到微波辐射系统进行发射。

附图说明

图1为本发明整体结构组成剖视图；

图2为本发明二极管阴极剖视图；

图3为本发明二极管阳极剖视图；

图4为本发明第一谐振腔面板剖视图；

图5为本发明第二谐振腔面板剖视图；

图6为本发明输出微波波形。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明整体结构组成剖视图。本发明高功率径向线相对论速调管放大器由二极管阴极1、二极管阳极2、第一谐振腔面板3、第二谐振腔面板4组成，其材料均为不锈钢。二极管阴极1连接脉冲功率驱动源阴极，二极管阳极2与第一谐振腔面板3的左端均连接脉冲功率驱动源阳极，第一谐振腔面板3与第二谐振腔面板4的右端均连接微波辐射系统。

国防科技大学设计了Ku波段高功率径向线相对论速调管放大器，产生的微波波长为21mm，该高功率径向线相对论速调管放大器的主要参数如下：

本发明二极管阴极1剖视图如图2所示，二极管阴极1由阴极底座11和电子发射凸台12组成：阴极底座11为半径R₁、长度L₁的圆柱体，其左端连接脉冲功率驱动源的阴极，R₁＝80mm，L₁＝58mm；阴极底座11右端连接有电子发射凸台12，电子发射凸台12为外半径R₂的圆环凸台，R₂＝82mm，内半径等于R₁，为80mm，电子发射凸台12用于发射电子束，其宽度W决定发射电子束的宽度，W＝3mm，电子发射凸台12右侧与阴极底座11右侧端面距离为L₂，L₂＝4mm，以避免二极管阴阳极之间发生高电压击穿，电子发射凸台12采用螺纹的形式固定在阴极底座11上。

图3为本发明二极管阳极剖视图。二极管阳极2由阳极导体21和输入调节环22组成：阳极导体21为圆筒结构，其左端连接脉冲功率驱动源阳极，阳极导体21内半径为R₃，R₃与阴极底座11的半径R₁共同决定二极管的阻抗，R₃与R₁之差越大，二极管阻抗越高，R₃＝120mm，阳极导体21外半径为R₄，R₄＝140mm，阳极导体21长度为L₃，L₃＝50mm；阳极导体21的右端连接有输入调节环22，输入调节环22为圆环结构，其右端距离阳极导体21右端面L₄，L₄＝3mm，输入调节环22内半径与阳极导体21的外半径R₄相同，为140mm，外半径为R₅，R₅＝143mm,输入调节环4的长度为L₅，L₅＝3mm，输入调节环22用于调节径向线相对论速调管放大器输入微波的吸收效率。阳极导体21与输入调节环22为一体加工。

图4为本发明第一谐振腔面板剖视图。第一谐振腔面板3由输入波导壁31、谐振腔左面板32、收集极33和输出波导壁34组成：输出波导壁31为圆筒结构，其左端连接脉冲功率驱动源阳极，右端连接谐振腔左面板32，输入波导壁31内半径为R₆，R₆＝145mm，外半径为R₇，R₇＝153mm，长度为L₆，L₆＝50mm，输入波导壁31和阳极导体32之间的间隙构成径向线相对论速调管放大器的微波输入波导，微波输入波导宽度为5mm；谐振腔左面板32为圆环形面板，其内侧连接输入波导壁31，外侧右端面连接收集极33，谐振腔左面板32内半径等于输入波导壁31的外半径R₇，为153mm，谐振腔左面板32的右侧端面上挖有两组圆环形凹槽，沿径向由内而外分别为群聚腔环形槽32a和输出腔环形槽32b：群聚腔环形槽32a的个数为3个，每个槽的深度均为L₇，L₇＝3mm，槽宽度均为H₁，H₁＝6mm，槽间距均为H₂，H₂＝3mm，群聚腔环形槽32a第一个槽的内半径为R₉，R₉＝215mm；输出腔环形槽32b的个数为2个，每个槽的深度均为L₈，L₈＝3.5mm，槽宽度均为H₃，H₃＝5mm，槽间距均为H₄，H₄＝3mm，输出腔环形槽32b第一个槽的内半径为R₁₀，R₁₀＝340mm，谐振腔左面板32的厚度为L₉，L₉＝14mm，外半径为R₈，R₈＝376mm；收集极33为圆环结构，其左端连接谐振腔左面板32，右端连接输出波导壁34，收集极33外半径等于谐振腔左面板32的外半径R₈，为376mm，内半径为R₁₁，R₁₁大于输出腔环形槽32b最外侧槽的外半径，R₁₁＝364mm，收集极33宽度为L₁₀，L₁₀＝6mm；输出波导壁34为圆筒结构，左端连接收集极33，输出波导壁34外半径等于谐振腔左面板32的外半径R₈，为374mm，内半径为R₁₂，R₁₂等于输出腔环形槽32b最外侧槽的外半径，R₁₂＝354mm，输出波导壁34的长度为L₁₁，L₁₁＝50mm。输入波导壁31、谐振腔左面板32、收集极33和输出波导壁34一体化加工。

图5为本发明第二谐振腔面板剖视图。第二谐振腔面板4由谐振腔右面板41、输出调节环42与阳极壁43组成：谐振腔右面板41为圆筒结构，内半径为R₁₃，R₁₃等于阳极导体21内半径R₃，为120mm，外半径为R₁₉，R₁₉略小于输出波导壁34内半径R₁₂，R₁₉＝346mm，谐振腔右面板41的轴向长度为L₁₂，L₁₂＝50mm，谐振腔右面板9的左侧端面上对应微波输入波导、群聚腔环形槽32a和输出腔环形槽32b处分别挖有圆环形凹槽，沿径向由内而外排列，依次为输入腔环形槽41a、群聚腔环形槽41b和输出腔环形槽41c，输入腔环形槽41a的个数为1个，群聚腔环形槽41b的槽个数为3个，输出腔环形槽41c的槽个数为1个：输入腔环形槽41a的内半径为R₁₄，R₁₄＝140mm，槽宽度为H₅，H₅＝6mm，槽深度为L₁₅，L₁₅＝3mm，输入腔环形槽41a与输入调节环22共同组成径向线相对论速调管放大器的输入腔；群聚腔环形槽41b的内半径为R₁₅，R₁₅＝215mm，槽高度均为H₆，H₆＝6mm，槽深度均为L₁₆，L₁₆＝3mm，槽间距均为H₇，H₇＝3mm，群聚腔环形槽41b与群聚腔环形槽32a共同组成径向线相对论速调管放大器的群聚腔；输出腔环形槽41c的内半径为R₁₆，R₁₆＝340mm，槽宽度均为H₈，H₈＝5mm，槽深度均为L₁₇，L₁₇＝3.5mm，槽间距均为H₉，H₉＝3mm；谐振腔右面板41与谐振腔左面板32之间的间隙构成径向线传输通道，也称为漂移段，径向线输出通道的宽度等于收集极33的宽度L₁₀，为6mm；谐振腔右面板41与输出波导壁34之间的间隙构成径向线相对论速调管放大器的微波输出波导，微波输出波导的宽度为8mm；输出腔环形槽41c的外侧有输出调节环42，其内半径为R₁₇，输出腔环形槽42c的槽个数为1个，R₁₇＝R₁₆+1×(H₈+H₉)＝348mm，输出调节环42的外半径为R₁₈，R₁₈＝350mm，宽度为L₁₈，L₁₈＝3.5mm，输出调节环42右侧距离谐振腔右面板41右侧的距离为L₁₃，L₁₃＝L₁₂-(L₁₇+L₁₈)＝43mm，输出腔环形槽32b、输出调节环42与输出腔环形槽41c共同组成径向线相对论速调管放大器的输出腔；谐振腔右面板41中心圆筒靠右为阳极壁43，阳极壁43为圆板结构，半径等于谐振腔右面板42的内半径R₁₃，为120mm，厚度为L₁₄，L₁₄＝10mm。谐振腔右面板41、输出调节环42与阳极壁43为一体化加工。

图6为本发明设计的Ku波段径向线相对论速调管放大器输出微波波形。在无箔二极管电压500kV，电子束电流14kA的激励下，输出微波平均功率2.75GW，效率达39％，频率为14.25GHz。监测器件内部电场强度，最大场强位于提取腔位置，大小为860kV/cm，低于真空中击穿阈值(～1MV/cm)，可见该器件在高频段也具有非常高的功率容量，为高功率微波军事应用提供了很好的技术支持。

Claims (6)

1.一种径向线相对论速调管放大器，其特征在于：所述放大器由二极管阴极(1)、二极管阳极(2)、第一谐振腔面板(3)、第二谐振腔面板(4)组成；二极管阴极(1)连接脉冲功率驱动源阴极，二极管阳极(2)与第一谐振腔面板(3)的左端均连接脉冲功率驱动源阳极，第一谐振腔面板(3)与第二谐振腔面板(4)的右端均连接微波辐射系统；

二极管阴极(1)由阴极底座(11)和电子发射凸台(12)组成：阴极底座(11)为半径R₁、长度L₁的圆柱体，左端连接脉冲功率驱动源的阴极，R₁不宜过小，也不宜过大，一般R₁的取值范围为(60～120)mm，L₁可根据实际装配需求取值，一般L₁应满足L₁≥30mm；阴极底座(11)右端连接有电子发射凸台(12)，电子发射凸台(12)为外半径R₂的圆环凸台，内半径等于R₁，R₂＝R₁+2mm，电子发射凸台(12)用于发射电子束，宽度W决定发射电子束的宽度，一般W应满足W≤3mm，电子发射凸台(12)右侧与阴极底座(11)右侧端面距离为L₂，L₂应满足L₂≤6mm，以避免二极管阴阳极之间发生高电压击穿；

二极管阳极(2)由阳极导体(21)和输入调节环(22)组成：阳极导体(21)为圆筒结构，左端连接脉冲功率驱动源阳极，阳极导体(21)内半径为R₃，R₃与阴极底座(11)的半径R₁共同决定二极管的阻抗，R₃与R₁之差越大，二极管阻抗越高，一般R₃与R₁之差满足20mm≤(R₃-R₁)≤50mm，阳极导体(21)外半径为R₄，R₄≈R₃+20mm，阳极导体(21)长度为L₃，L₃可由实际装配条件决定，一般L₃应满足L₃≥30mm；阳极导体(21)的右端连接有输入调节环(22)，输入调节环(22)为圆环结构，右端距离阳极导体(21)右端面L₄，当径向线相对论速调管放大器输出微波的波长为λ时，则L₄≈λ/7，输入调节环(22)内半径与阳极导体(21)的外半径R₄相同，外半径为R₅，R₅≈R₄+3mm,输入调节环(4)的长度为L₅，L₅的取值范围为(2～5)mm，输入调节环(22)用于调节径向线相对论速调管放大器输入微波的吸收效率；

第一谐振腔面板(3)由输入波导壁(31)、谐振腔左面板(32)、收集极(33)和输出波导壁(34)组成：输出波导壁(31)为圆筒结构，左端连接脉冲功率驱动源阳极，右端连接谐振腔左面板(32)，输入波导壁(31)内半径为R₆，R₆≈R₄+5mm，外半径为R₇，R₇≈R₆+8mm，长度为L₆，L₆＝L₃，输入波导壁(31)和阳极导体(32)之间的间隙构成径向线相对论速调管放大器的微波输入波导，微波输入波导宽度为(R₆-R₄)，约为5mm；谐振腔左面板(32)为圆环形面板，内侧连接输入波导壁(31)，外侧右端面连接收集极(33)，谐振腔左面板(32)内半径等于输入波导壁(31)的外半径R₇，谐振腔左面板(32)的右侧端面上挖有两组圆环形凹槽，沿径向由内而外分别为群聚腔环形槽(32a)和输出腔环形槽(32b)：群聚腔环形槽(32a)的个数一般为1～3个，每个槽的深度均为L₇，槽宽度均为H₁，槽间距均为H₂，L₇＝L₂，H₁≈λ/3，H₂≈H₁/2，群聚腔环形槽(32a)第一个槽的内半径为R₉，R₉≥(R₇+3×λ)；输出腔环形槽(32b)的个数一般也为1～3个，每个槽的深度均为L₈，槽宽度均为H₃，槽间距均为H₄，L₈≈L₇，H₃≈H₁，H₄≈H₂，输出腔环形槽(32b)第一个槽的内半径为R₁₀，R₁₀≥(R₉+3×λ)，谐振腔左面板(32)的厚度为L₉，L₉＝L₃-L₆，外半径为R₈，R₈≥(R₁₀+λ)；收集极(33)为圆环结构，左端连接谐振腔左面板(32)，右端连接输出波导壁(34)，收集极(33)外半径等于谐振腔左面板(32)的外半径R₈，内半径为R₁₁，R₁₁大于输出腔环形槽(32b)最外侧槽的外半径，收集极(33)宽度为L₁₀，L₁₀≈λ/3；输出波导壁(34)为圆筒结构，左端连接收集极(33)，输出波导壁(34)外半径等于谐振腔左面板(32)的外半径R₈，内半径为R₁₂，R₁₂等于输出腔环形槽(32b)最外侧槽的外半径，输出波导壁(34)的长度为L₁₁，L₁₁的取值需根据实际装配需要得到，一般应满足L₁₁≥30mm；

第二谐振腔面板(4)由谐振腔右面板(41)、输出调节环(42)与阳极壁(43)组成：谐振腔右面板(41)为圆筒结构，内半径为R₁₃，R₁₃等于阳极导体(21)内半径R₃，外半径为R₁₉，R₁₉略小于输出波导壁(34)内半径R₁₂，一般R₁₉≈R₁₂-λ/3，谐振腔右面板(41)的轴向长度为L₁₂，L₁₂＝L₁₁，谐振腔右面板(9)的左侧端面上对应微波输入波导、群聚腔环形槽(32a)和输出腔环形槽(32b)处分别挖有圆环形凹槽，沿径向由内而外排列，依次为输入腔环形槽(41a)、群聚腔环形槽(41b)和输出腔环形槽(41c)，输入腔环形槽(41a)的个数为1个，群聚腔环形槽(41b)的槽个数与群聚腔环形槽(32a)的槽个数相同，输出腔环形槽(41c)的槽个数比输出腔环形槽(32b)的槽个数少1个：输入腔环形槽(41a)的内半径为R₁₄，R₁₄＝R₄，槽宽度为H₅，H₅＝R₆-R₄，槽深度为L₁₅，L₁₅≈L4，输入腔环形槽(41a)与输入调节环(22)共同组成径向线相对论速调管放大器的输入腔；群聚腔环形槽(41b)的内半径为R₁₅，R₁₅＝R₉，槽高度均为H₆，H₆＝H₁，槽深度均为L₁₆，L₁₆＝L₇，槽间距均为H₇，H₇＝H₂，群聚腔环形槽(41b)与群聚腔环形槽(32a)共同组成径向线相对论速调管放大器的群聚腔；输出腔环形槽(41c)的内半径为R₁₆，R₁₆＝R₁₀，槽宽度均为H₈，H₈＝H₃，槽深度均为L₁₇，L₁₇＝L₈，槽间距均为H₉，H₉＝H₄；谐振腔右面板(41)与谐振腔左面板(32)之间的间隙构成径向线传输通道，也称为漂移段，径向线输出通道的宽度等于收集极(33)的宽度L₁₀；谐振腔右面板(41)与输出波导壁(34)之间的间隙构成径向线相对论速调管放大器的微波输出波导，微波输出波导的宽度为(R₁₂-R₁₉)；输出腔环形槽(41c)的外侧有输出调节环(42)，内半径为R₁₇，R₁₇＝R₁₆+M×(H₈+H₉)，M为输出腔环形槽(41c)的槽个数，M＝1、2、3，输出调节环(42)的外半径为R₁₈，R₁₈≈R₁₉+λ/5，宽度为L₁₈，L₁₈≈3mm，输出调节环(42)右侧距离谐振腔右面板(41)右侧的距离为L₁₃，L₁₃＝L₁₂-(L₁₇+L₁₈)，输出腔环形槽(32b)、输出调节环(42)与输出腔环形槽(41c)共同组成径向线相对论速调管放大器的输出腔；谐振腔右面板(41)中心圆筒靠右为阳极壁(43)，阳极壁(43)为圆板结构，半径等于谐振腔右面板(42)的内半径R₁₃，厚度为L₁₄，一般L₁₄≈10mm。

2.根据权利要求1所述的径向线相对论速调管放大器，其特征在于：二极管阴极(1)、二极管阳极(2)、第一谐振腔面板(3)、第二谐振腔面板(4)均由不锈钢加工而成。

3.根据权利要求1所述的径向线相对论速调管放大器，其特征在于：电子发射凸台(12)可采用螺纹的形式固定在阴极底座(11)上，两者也可以一体化加工。

4.根据权利要求1所述的径向线相对论速调管放大器，其特征在于：阳极导体(21)与输入调节环(22)为一体化加工。

5.根据权利要求1所述的径向线相对论速调管放大器，其特征在于：输入波导壁(31)、谐振腔左面板(32)、收集极(33)和输出波导壁(34)可一体化加工，或通过焊接连接。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的径向线相对论速调管放大器，其特征在于：谐振腔右面板(41)、输出调节环(42)与阳极壁(43)为一体化加工。