CN117096001A - 一种行波管、电子枪及功率放大系统 - Google Patents

一种行波管、电子枪及功率放大系统 Download PDF

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CN117096001A CN202210521819.7A CN202210521819A CN117096001A CN 117096001 A CN117096001 A CN 117096001A CN 202210521819 A CN202210521819 A CN 202210521819A CN 117096001 A CN117096001 A CN 117096001A
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Abstract

本申请提供了一种行波管、电子枪及功率放大系统，用于在行波管对射频信号进行线性放大时，提升行波管的电子效率，进而有效减少行波管的功耗。该行波管包括输入装置、控制电路、电子枪、慢波电路、和输出装置；其中，输入装置可以用于接收射频信号，并向慢波电路馈入射频信号；控制电路可以用于确定电子注的数量N和N个电子注的电流大小，并控制电子枪发射N个电子注；进而慢波电路可以与该N个电子注进行注波互作用，放大射频信号的功率，且慢波电路工作在饱和区，可以使行波管的电子效率大于或等于第一阈值；输出装置可以输出放大后的射频信号。

Description

一种行波管、电子枪及功率放大系统
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种行波管、电子枪及功率放大系统。
背景技术
为了满足通信系统超大容量的传输需求，第三代合作伙伴协议(3rd generationpartnership project，3GPP)标准已经将通信系统的工作频段拓展到高频段(例如，40GHz)。但是高频通信系统中存在高传输路径损耗和穿透损耗，会导致高频通信系统的应用场景受限。毫米波发射机具有宽频带和高线性度的特点，适用于高频通信系统，因此研究高功率的毫米波发射机，对于扩大高频通信系统的应用场景具有重要意义。而毫米波功率放大器是毫米波发射机中必不可少的模块，其性能的好坏直接决定了毫米波发射机性能的好坏。因此，研制高性能的毫米波功率放大器是实现高功率毫米波发射机的关键。
目前常见的毫米波功率放大器包括固态功率放大器(solid state poweramplifier，SSPA)和行波管功率放大器(travelling wave tube amplifier，TWTA)，一般的，行波管功率放大器简称为行波管，其中，SSPA适用于较低功率需求的通信场景，TWTA适用于较高功率需求的通信场景。因此，高功率发射机中通常使用TWTA。
为了实现超高速的系统速率和高频率利用率，高频通信系统中通常采用高宽带(例如，带宽为400MHz/800MHz)、高阶调制(例如，16QAM/64QAM/256QAM)的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)信号，这类信号具有很高的峰值功率(也称作饱和功率)。
如图1所示，TWTA在对这类信号进行线性放大时，需要工作在线性放大区，但TWTA工作在线性放大区时，随着TWTA的输出功率的减小，TWTA的电子效率(即将电能转换为射频能量的效率)会大幅降低，难以满足高频通信系统的功耗要求。
因此，TWTA工作在线性放大区时，如何提升TWTA的电子效率，以减少TWTA的功耗，是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种行波管、电子枪以及功率放大系统，用于在行波管对射频信号进行线性放大时，提升行波管的电子效率，进而有效减少行波管的功耗。
第一方面，本申请实施例提供了一种行波管，该行波管包括输入装置、控制电路、电子枪、慢波电路、和输出装置；其中，输入装置可以用于接收射频信号，并向慢波电路馈入射频信号；控制电路可以用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，行波管的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数；电子枪可以用于在控制电路的控制下，发射N个电子注；慢波电路可以用于与N个电子注进行注波互作用，放大射频信号的功率；输出装置可以用于输出放大后的射频信号。
本申请实施例中，在行波管中增加了控制电路，该控制电路可以确定行波管中的电子枪发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小，并控制行波管中的电子枪发射N个电子注；进而慢波电路可以与该N个电子注进行注波互作用，使得射频信号的输入功率和输出功率呈线性相关，线性放大射频信号的功率，且慢波电路工作在饱和区，可以使行波管的电子效率大于或等于第一阈值。如此，在对射频信号进行线性放大的同时，有效提升了行波管的电子效率，进而有效降低行波管的功耗，从而可以满足高频通信系统的低功耗需求。
在一种可能的设计中，上述慢波电路可以包括功率分配器、M路慢波结构和M个开关，M路慢波结构与M个开关一一对应；其中，M大于或等于N；控制电路还可以用于：控制功率分配器将馈入慢波电路的射频信号分为N个子信号；以及，开启M个开关中的N个开关，将N个子信号输入M路慢波结构中的N路慢波结构；其中，N个开关与N路慢波结构一一对应，N个子信号中的一个子信号输入N路慢波结构中的一路慢波结构。
在该设计中，控制电路可以控制功率分配器将馈入慢波电路的射频信号分为N个子信号，并开启M个开关中的N个开关，将N个子信号输入M路慢波结构中的N路慢波结构，并控制N路慢波结构中的每路慢波结构工作在饱和区。如此，使得N个子信号中的一个子信号可以输入N路慢波结构中的一路慢波结构，进而一路慢波结构可以对一个子信号的功率进行放大，可以使得该路慢波结构工作在饱和区，有效提升该路慢波结构的电子效率。
相应的，慢波电路与N个电子注进行注波互作用，放大射频信号的功率，包括：穿过N路慢波结构的N个电子注与N路慢波结构进行注波互作用，放大N个子信号的功率；其中，N个电子注中的一个电子注与其穿入的N路慢波结构中的一路慢波结构进行注波互作用，放大输入一路慢波结构中的一个子信号的功率。如此，穿过慢波结构的电子注与该路慢波结构进行驻波互作用，对输入该路慢波结构的子信号的功率进行放大。
在一种可能的设计中，上述慢波电路还包括功率合成器；控制电路还可以用于控制功率合成器将放大后的N个子信号合成放大后的射频信号。
在该设计中，通过功率合成器将放大后的N个子信号合成并输出，使得行波管可以将放大后的射频信号完整地输出。
上述控制电路用于确定N个电子注的数量，和，N个电子注的电流大小，包括但不限于以下实施方式：
实施方式一、控制电路接收控制信号，该控制信号用于指示N的取值和N个电子注的电流大小。
在该实施方式中，控制电路可以直接根据接收到的控制信号，确定N个电子注的数量和N个电子注的电流大小，使得控制电路实现简单。
实施方式二、控制电路基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小。
在该实施方式中，控制电路可以基于射频信号的输入功率，确定N个电子注的数量和N个电子注的电流大小，无需接收控制信号，有效提升控制电路确定N个电子注的数量和N个电子注的电流大小的效率。
在一种可能的设计中，控制电路基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小，包括：若射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，确定N的取值为1，以及确定N个电子注的电流大小；或者，若射频信号的输入功率大于第二阈值，确定N的取值大于1，以及确定N个电子注的电流大小；其中，N个电子注中的至少一个电子注的电流达到至少一个电子注的电流阈值，N的取值与射频信号的输入功率成正相关。
在该设计中，控制电路结合射频信号的输入功率，来确定N的取值和N个电子注的电流大小，可以使得经过行波管放大的射频信号的输出功率与输入功率呈线性相关，并且可以使得慢波电路中与N个电子注对应的N个慢波结构的工作在饱和状态，有效提升N个慢波结构的电子效率，进而有效提升行波管的电子效率。
在一种可能的设计中，上述电子枪包括M个阴极；其中，所述M大于或等于所述N；相应的，控制电路控制电子枪发射N个电子注，包括：基于所述N的取值和N个电子注的电流大小，调整M个阴极的电流大小，控制M个阴极中的N个阴极发射N个电子注；其中，N个阴极中的每个阴极用于发射N个电子注的一个电子注，N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关，且N个阴极中的每个阴极的电流大于零。
需要说明的是，“N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关”可以理解为N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相等。
在该设计中，控制电路在确定电子枪发射的N个电子注的数量和N个电子注的电流大小之后，可以根据N个电子注的数量和N个电子注的电流大小，调整M个阴极的电流大小，使得M个阴极中的N个阴极的电流大于零，进而这个N个阴极可以发射N个电子注。
在一种可能的设计中，电子枪还包括H个阳极，M个阴极中的每个阴极与H个阳极中的至少一个阳极对应，至少一个阳极与控制电路连接；其中，H大于或等于M；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整至少一个阳极的电压大小。在该设计中，控制电路通过对M个阴极关联的阳极的电压大小进行调整，实现对M个阴极的电流大小的调整。
在一种可能的设计中，电子枪还包括M个栅极，M个栅极与控制电路连接；M个阴极与M个栅极一一对应；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整M个栅极的电压大小。在该设计中，控制电路通过对M个阴极关联的栅极的电压大小进行调整，实现对M个阴极的电流大小的调整。
在一种可能的设计中，电子枪还包括M个聚焦极，M个聚焦极与控制电路连接；M个阴极与M个聚焦极一一对应；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整M个聚焦极的电压大小。在该设计中，控制电路通过对M个阴极关联的聚焦极的电压大小进行调整，实现对M个阴极的电流大小的调整。
在一种可能的设计中，上述行波管还包括磁聚焦系统；该磁聚焦系统可以用于N个电子注的聚焦，使N个电子注保持聚束状态。在该设计中，通过该磁聚焦系统对N个电子注进行聚焦，使N个电子注保持聚束状态，进而使得这N个电子注可以顺利穿过慢波电路。
在一种可能的设计中，上述行波管还包括吸收集，该吸收集可以用于回收N个电子注的剩余能量，进一步减少行波管的功耗。
第二方面，本申请实施例还提供了一种电子枪，该电子枪包括M个阴极和控制电路；其中，控制电路可以用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，行波管的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数，M大于或等于N；M个阴极中的N个阴极可以用于在控制电路的控制下发射N个电子注；其中，N个阴极中的每个阴极用于发射N个电子注的一个电子注。
本申请实施例中，在电子枪中增加了控制电路，该控制电路可以对电子枪发射的电子注的数量和电流大小进行控制，进而电子枪发射的电子注在用于对行波管的射频信号进行放大时，使得行波管的电子效率大于或等于第一阈值，从而满足行波管的低功耗要求。
在一种可能的设计中，控制电路用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，包括：接收控制信号，控制信号用于指示N的取值和N个电子注的电流大小；或者，基于行波管中待放大射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小。
在一种可能的设计中，控制电路用于基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小，包括：若射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，确定N的取值为1，以及确定N个电子注的电流大小；或者，若射频信号的输入功率大于第二阈值，确定N的取值大于1，以及确定N个电子注的电流大小；其中，N个电子注中的至少一个电子注的电流达到至少一个电子注的电流阈值，N的取值与射频信号的输入功率成正相关。
在一种可能的设计中，控制电路控制M个阴极中的N个阴极发射N个电子注，包括：基于所述N的取值和N个电子注的电流大小，调整M个阴极的电流大小，控制N个阴极中的每个阴极的电流大于零；其中，N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关。
在一种可能的设计中，电子枪还包括H个阳极，M个阴极中的每个阴极与H个阳极中的至少一个阳极对应，至少一个阳极与控制电路连接；其中，H大于或等于M；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整至少一个阳极的电压大小。
在一种可能的设计中，电子枪还包括M个栅极，M个栅极与控制电路连接；M个阴极与M个栅极一一对应；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整M个栅极的电压大小。
在一种可能的设计中，电子枪还包括M个聚焦极，M个聚焦极与控制电路连接；M个阴极与M个聚焦极一一对应；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整M个聚焦极的电压大小。
第三方面，本申请实施例还提供了一种功率放大系统，包括第一信号处理单元和如上述第一方面以及第一方面任一可能的设计中的行波管，第一信号处理单元与行波管连接；第一信号处理单元，用于将射频信号输入行波管；行波管，用于放大射频信号的功率。
在一种可能的设计中，还包括第二信号处理单元；第二信号处理单元，用于生成控制信号，将控制信号输入行波管；其中，控制信号用于指示行波管中的电子枪发射的电子注的数量和N个电子注的电流大小。
对于第二方面中任一可能的设计所述的技术方案的有益效果和第三方面以及第三方面可能的设计所述的技术方案的有益效果，请参见第一方面中相关的描述，这里不再赘述。
附图说明
图1为一种行波管的输出功率与电子效率的关系示意图；
图2为一种行波管的结构示意图；
图3为另一种行波管的结构示意图；
图4为又一种行波管的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种功率放大系统；
图6为本申请实施例提供的一种行波管的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电子枪的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种电子枪的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种电子枪的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的又一种电子枪的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的慢波电路的结构示意图；
图12为本申请实施例提供的电子注的电流大小与控制信号中的数字位之间的映射关系的示意图；
图13为本申请实施例提供的慢波结构中子信号的输入功率和输出功率之间的关系示意图；
图14为本申请实施例提供的行波管的电子效率与输出功率之间的关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例进行详细描述。
以下，对本申请中的部分用语进行解释说明。需要说明的是，这些解释是为了便于本领域技术人员理解，并不是对本申请所要求的保护范围构成限定。
(1)电子注，电子枪发射的电子在聚束状态下形成的电子束，本文称为电子注。
(2)电子效率，行波管将电能转换为射频能量的效率。在一种可能的实施方式中，行波管的电子效率＝射频信号的输出功率/(电子注的电压*电子注的电流)。
在本申请实施例中，行波管中包括慢波电路，且慢波电路包括多路慢波结构，每路慢波结构的电子效率与输入该慢波结构的射频信号的输入功率有关。
例如，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1，若射频信号1的输入功率小于慢波结构1的饱和输入功率(即慢波结构1工作在饱和点处对应的射频输入功率)，则慢波结构1的电子效率＝(射频信号1的输入功率*放大倍数)/(电子注1的电压*电子注1的电流)。
又例如，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1，射频信号2输入慢波结构2，以及电子注2穿过慢波结构2；若射频信号1的输入功率大于或等于慢波结构1的饱和输入功率(即慢波结构1工作在饱和点处对应的输入功率)，以及射频信号2的输入功率小于慢波结构2的饱和输入功率(即慢波结构2工作在饱和点处对应的输入功率)，则慢波结构1的电子效率为预设的目标电子效率，慢波结构2的电子效率＝(行波管的总输出功率-慢波结构1的饱和输出功率)/(电子注2的电压*(电子注1的电流+电子注2的电流))。
再例如，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1；射频信号2输入慢波结构2，以及电子注2穿过慢波结构2；射频信号3输入慢波结构3，以及电子注3穿过慢波结构3；若射频信号1的输入功率大于或等于慢波结构1的饱和输入功率，射频信号2的输入功率大于或等于慢波结构2的饱和输入功率，以及射频信号3的输入功率小于慢波结构3的饱和输入功率，则慢波结构1和慢波结构2的电子效率均为预设的目标电子效率，慢波结构3的电子效率＝(行波管的总输出功率-慢波结构1的饱和输出功率-慢波结构2的饱和输出功率)/(电子注3的电压*(电子注1的电流+电子注2的电流+电子注3的电流))。
以此类推，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1；射频信号2输入慢波结构2，以及电子注2穿过慢波结构2；射频信号3输入慢波结构3，以及电子注3穿过慢波结构3；……；射频信号N输入慢波结构N，以及电子注N穿过慢波结构N；若射频信号1的输入功率大于或等于慢波结构1的饱和输入功率，射频信号2的输入功率大于或等于慢波结构2的饱和输入功率，射频信号3的输入功率大于或等于慢波结构3的饱和输入功率，……，射频信号N的输入功率大于或等于慢波结构N的饱和输入功率，则慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、……、和慢波结构N的电子效率均为预设的目标电子效率。
(3)饱和区，行波管的输出特性之一，行波管工作在饱和区时，行波管的电子效率达到了峰值。
(4)线性放大区，行波管的输出特性之一，行波管工作在线性放大区时，行波管的电子效率较低。线性放大区，在本申请实施例中也称作功率回退区。在本申请实施例提供的技术方案中，通过对行波管中的电子枪和慢波电路的控制，使得慢波电路中的慢波结构工作在饱和区，提升慢波结构的电子效率，进而在行波管工作在回退状态时，仍然可以有效提升行波管的电子效率。
(5)非线性放大区，行波管的输出特性之一，行波管工作在非线性放大区时，行波管具有较高的电子效率，同时相对于线性区增益降低。行波管工作在该区域时会出现一定程度的失真。
在本申请实施例提供的技术方案中，通过对行波管中的电子枪和慢波电路的控制，可以使得行波管工作在饱和区，从而行波管不会工作在非线性放大区，如此既有效减少行波的失真，又在实现了对射频信号的线性放大的同时，可以获得较高的电子效率。
(6)回退效率，行波管的输出功率从峰值功率回退到目标功率时下降的电子效率(如图1所示)，也即行波管从饱和区变化到线性放大区的回退功率。
(7)本申请实施例中涉及的多个，是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，0应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各对象、但这些对象不应限于这些术语。这些术语仅用来将各对象彼此区分开。
(8)本申请实施例的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
图2示出了一种行波管的结构示意图。如图2所示，行波管200包括电子枪、慢波电路、集中衰减器、输入输能窗、输出输能装置、磁聚焦系统和收集极。其中，电子枪包括阴极，阴极可以产生电子注；磁聚焦系统可以对电子注进行聚焦，使电子注保持聚束状态，进而电子注可以穿过慢波电路；输入输能窗可以用于将待放大的射频信号馈入慢波电路，并沿慢波电路行进；穿过慢波电路的电子注与慢波电路进行驻波互作用，对待放大的射频信号的功率进行放大；输出输能窗将放大后的射频信号输出。进一步的，收集极可以用于回收电子注的剩余能量。集中衰减器可以用于吸收行波管内电磁波的反射波，避免行波管内出现寄生振荡。
需要说明的是，行波管200属于纯模拟器件，其性能完全由器件的物理结构和电磁性能决定。如图1所示，为了满足宽带复杂调制信号的线性放大，行波管200需要工作在功率回退区，但随着行波管200中射频信号的输出功率减小，行波管200的电子效率会大幅降低，从而导致行波管200在工作点处的电子效率较低，难以满足高频通信系统的功耗要求。
图3示出了另一种行波管的结构示意图，在图3中，行波管300中的电子枪包括多个阴极，每个阴极可以发射一个电子注。以及行波管300中的慢波电路包括多个慢波结构，多个慢波结构中的一个慢波结构与多个阴极中的一个阴极对应，每个慢波结构与一个电子注进行驻波互作用，以对每个慢波结构中的射频信号进行放大。行波管300虽然可以扩大行波管的输出功率，但行波管300中的每个慢波结构在对射频信号进行放大时，需要工作在功率回退区，导致行波管300仍然存在电子效率低下的问题。
图4示出了又一种行波管的结构示意图，在图4中，行波管400中的电子枪包括多个阴极，每个阴极可以发射一个电子注。以及行波管400中的慢波电路包括多个级联的慢波结构，进而电子枪发射的多个电子注与多个级联的慢波结构进行驻波互作用，对穿过多个级联的慢波结构中的射频信号进行放大。行波管400虽然可以扩大行波管的输出功率，以及减小行波管400的纵向长度，但多个级联的慢波结构在对射频信号进行放大时，需要工作在功率回退区时，导致行波管400仍然存在电子效率低下的问题。
综上可知，行波管在对射频信号进行线性放大时，需要工作在线性放大区(功率回退区)时，导致行波管存在电子效率低下的问题。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种行波管、电子枪以及功率放大系统，用以在行波管对射频信号进行线性放大时，提升行波管的电子效率，进而有效减少行波管的功耗。该行波管包括输入装置、控制电路、电子枪、慢波电路、和输出装置；其中，输入装置可以用于接收射频信号，并向慢波电路馈入射频信号；控制电路可以用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，行波管的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数；电子枪可以用于在控制电路的控制下，发射N个电子注；慢波电路可以用于与N个电子注进行注波互作用，放大射频信号的功率；输出装置可以用于输出放大后的射频信号。
需要说明的是，本申请实施例中的行波管可以应用在终端，也可以应用在基站中。
本申请实施例的行波管、电子枪以及功率放大系统可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(global system for mobile communication，GSM)系统、码分多址(codedivision multiple access，CDMA)系统、宽带码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packet radio service，GPRS)、长期演进(long term evolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequency divisionduplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)、通用移动通信系统(universal mobile telecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwideinteroperability for microwave access，WiMAX)通信系统、第五代(5th generation，5G)系统或新无线(new radio，NR)、未来第六代(6th generation，6G)系统、星间通信和卫星通信等通信系统。本申请实施例所述的天线和/或天线系统还可以应用于其他的通信系统，在此不再详述。
本申请实施例中，在行波管中增加了控制电路，该控制电路可以确定行波管中的电子枪发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小，并控制行波管中的电子枪发射电子注；进而慢波电路可以与该N个电子注进行注波互作用，使得射频信号的输入功率和输出功率呈线性相关，线性放大射频信号的功率，且慢波电路工作在饱和区，可以使行波管的电子效率大于或等于第一阈值。如此，在对射频信号进行线性放大的同时，有效提升了行波管的电子效率，进而有效降低行波管的功耗，从而可以满足高频通信系统的低功耗需求。
下面结合具体的附图，对本申请实施例提供的行波管、电子枪以及功率放大系统进行具体阐述。
基于上述内容，如图5所示，为本申请实施例提供的一种功率放大系统的结构示意图。在图5中，功率放大系统500包括第一信号处理单元501和行波管502，第一信号处理单元501与行波管502连接。其中，第一信号处理单元501可以将射频信号输入行波管502，进而行波管502可以放大该射频信号的功率。
可选的，功率放大系统500还包括第二信号处理单元503，第二信号处理单元503可以生成控制信号，并将该控制信号输入行波管502，该控制信号可以用于指示行波管502中的电子枪发射的电子注的数量和N个电子注的电流大小；进而行波管502可以根据控制信号，控制行波管502中的电子枪发射的电子注的数量和N个电子注的电流大小，从而行波管502在实现对射频信号线性放大的同时，有效提升行波管502的电子效率，有效降低行波管502的功耗。
在一种可能的实施方式中，第二信号处理单元503可以基于待放大的射频信号的输入功率，确定行波管502中的电子枪发射的电子注的数量和N个电子注的电流大小，并对行波管502中的电子枪发射的电子注的数量和N个电子注的电流大小对应信息进行编码处理，形成相应的控制信号。
可选的，功率放大系统500还包括信号分解单元504和信号校准单元505；其中，信号校准单元505可以实现对I路基带信号(即基带信号的同相分量)或Q路基带信号(即基带信号的正交分量)的非线性补偿；信号分解单元504可以对I路基带信号或Q路基带信号进行分解，形成基带幅度信号和基带相位信号。
相应的，第一信号处理单元501可以对基带相位信号进行变频、放大、或滤波中的至少一项处理操作，得到待放大的射频信号，并将待放大的射频信号输入行波管502。在一种可能的实施方式中，第一信号处理单元501还具备模数转换功能，可以对基带相位信号进行数模转换。在另一种可能的实施方式中，第一信号处理单元501可以包括数模转换器(digital to analog converter，DAC)和中频信号处理单元，DAC可以对基带相位信号进行数模转换，中频信号处理单元再对模数转换后的基带相位信号进行变频、放大、或滤波中的至少一项处理操作，得到待放大的射频信号。
相应的，第二信号处理单元503可以对基带幅度信号进行非线性编码，形成控制信号，并将控制信号输入行波管502。其中，该控制信号可以用于指示行波管502发射的电子注的数量和电流大小。
可选的，功率放大系统500还可以包括电源506，电源506可以用于向行波管502提供工作电压。
以上介绍了本申请实施例提供的功率放大系统，下面介绍本申请实施例提供的行波管。
基于上述内容，如图6示，为本申请实施例提供的一种行波管的结构示意图。在图6中，上述行波管502以行波管600为例。行波管600包括输入装置601、控制电路602、电子枪603、慢波电路604、和输出装置605。其中，输入装置601与慢波电路604连接，进而输入装置601接收射频信号之后，向慢波电路604馈入射频信号；控制电路602可以用于确定电子注的数量N和N个电子注的电流大小，进而使得行波管600的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数；控制电路602与电子枪603连接，进而控制电路602可以控制电子枪603发射N个电子注；慢波电路604可以与N个电子注进行注波互作用，放大射频信号的功率；输出装置605可以用于输出放大后的射频信号。
在图6所示的实施例中，通过控制电路602确定行波管600中的电子枪603发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小，进而使得控制电路602可以控制行波管600中的电子枪发射N个电子注，N个电子注与慢波电路604进行驻波互作用，使得行波管600中的射频信号的输入功率和输出功率呈线性相关，线性放大射频信号的功率，且慢波电路604工作在饱和区，可以使行波管600的电子效率大于或等于第一阈值。如此，行波管600既实现了对射频信号的线性放大，又有效提升行波管600的电子效率，从而有效降低行波管600的功耗，进而可以满足高频通信系统的低功耗需求。
进一步地，如图6所示，行波管600还可以包括磁聚焦系统606，磁聚焦系统606可以用于对N个电子注进行聚焦，使N个电子注保持聚束状态，进而使得N个电子注可以穿过慢波电路604，并与慢波电路604进行注波互作用，实现对射频信号的线性放大。
进一步地，如图6所示，行波管600还可以包括收集极607，在N个电子注与慢波电路604进行注波互作用之后，收集极607可以回收N个电子注的剩余能量。如此，可以减少行波管600的功耗，有助于满足高频通信系统的低功耗要求。
下面对行波管600中的各个结构分别进行详细的介绍说明，以给出示例性的具体实现方案。
一、输入装置601。
在本申请实施例中，输入装置601可以是具有输能作用的任何装置，输入装置601可以将待放大的射频信号馈入慢波电路604。作为一种可能的实现方式，输入装置601可以是输入输能窗。
二、控制电路602。
在本申请实施例中，控制电路602可以是任何具有计算能力的芯片或集成电路。作为一种可能的实现方式，控制电路602可以是通用处理器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其中通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器，本申请实施例不作具体的限制。
三、电子枪603。
本申请实施例中，电子枪603可以产生一个具有预设尺寸和预设电流大小的电子注，该电子注可以与慢波电路604中行进的电磁波进行交换能量，对行波管600中的射频信号的功率进行放大。
作为一种可选的实施方式，电子枪603可以包括皮尔斯平行流枪﹑皮尔斯会聚枪﹑高导流系数电子枪﹑阳控电子枪﹑栅控电子枪﹑或聚焦极控电子枪中的任一种。其中，阳控电子枪是通过控制阳极电压，对电子枪603中的阴极的电流大小进行调节，进而实现对电子枪603发射的电子注的调制。栅控电子枪是通过控制栅极电压，对电子枪603中的阴极的电流大小进行调节，进而实现对电子枪603发射的电子注的调制。聚焦极控电子枪中通过控制聚焦极电压，对电子枪603中的阴极的电流大小进行调节，进而实现对电子枪603发射的电子注的调制。
图7示出了本申请实施例提供的电子枪603可能的一种结构示意图。在图7中，电子枪603包括M个阴极，这M个阴极与控制电路602连接，进而控制电路602可以对这M个阴极进行控制。在一种可能的实施方式中，控制电路602确定电子枪603发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小之后，控制电路602可以基于电子注的数量N和N个电子注的电流大小，调整M个阴极的电流大小，控制M个阴极中的N个阴极发射N个电子注。其中，N个阴极中的每个阴极可以发射N个电子注的一个电子注，N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关，且N个阴极中的每个阴极的电流大于零。例如，阴极1用于发射电子注1，阴极2用于发射电子注2，……，以此类推，阴极N用于发射电子注N。
本申请实施例中，“N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关”可以理解为N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相等。应理解，当电子枪603中的阴极的电流大于零时，该阴极可以开始发射电子注，因此N个阴极中的每个阴极的电流大于零。电子枪603中的阴极的电流为零时，该阴极不发射电子注，因此M个阴极中除N个阴极之外的其他阴极的电流为零。
在本申请实施例中，上述M大于或等于N，即电子枪603中用于发射电子注的阴极数量可以是电子枪603中的全部阴极或部分阴极。
示例1，M以10为例，N以3为例，3个电子注的电流大小均为6A，则控制电路602可以基于这3个电子注的电流大小，调整这10个阴极的电流大小，控制这10个阴极中的任意3个阴极的电流大小均为6A，以及控制这10个阴极中的另外7个阴极的电流大小均为零，进而使得这10个阴极中仅有3个阴极发射3个电子注，且这3个阴极中的每个阴极发射一个电子注。
示例2，M以10为例，N以3为例，3个电子注的电流大小分别为6A、4A、2A，则控制电路602基于这3个电子注的电流大小，调整10个阴极的电流大小，使得这10个阴极中的任意3个阴极的电流大小分别为6A、4A、2A，以及控制这10个阴极中的另外7个阴极的电流大小均为零，进而使得这10个阴极中仅有3个阴极发射电子注，且这3个阴极中的每个阴极发射一个电子注。
在本申请实施例中，电子枪603中还可以包括其他的部件，即电子枪603存在多种实现结构。相应的，控制电路602调整M个阴极的电流大小也对应多种实施方式。
实施方式1，电子枪603还可以包括H个阳极，M个阴极中的每个阴极与H个阳极中的至少一个阳极对应，至少一个阳极与控制电路602连接。相应的，控制电路602调整M个阴极的电流大小，对应的实施方式可以为：控制电路602可以通过调整至少一个阳极的电压大小，以调整M个阴极的电流大小。
在本申请实施例中，上述H大于或等于M。可选的，上述H可以为M的整数倍，即电子枪603中的阳极的数量可以是电子枪603中的阴极的数量的整数倍。
示例1，如图8所示，电子枪603中的阳极的数量为电子枪603中的阴极的数量的2倍。其中，阴极1对应阳极11和阳极12，阴极2对应阳极21和阳极22，……，以此类推，阴极N对应阳极N1和阳极N2，阴极M对应阳极M1和阳极M2；且阳极11、阳极21、……、阳极M1与控制电路602连接，进而控制电路602可以通过调整阳极11、阳极21、……、阳极M1的电压大小，来对M个阴极的电流大小进行调整。
示例2，如图9所示，电子枪603中的阳极的数量为电子枪603中的阴极的数量的1倍，即电子枪603中的阳极的数量与电子枪603中的阴极的数量相同。其中，阴极1对应阳极1，阴极2对应阳极2，……，以此类推，阴极N对应阳极N，阴极M对应阳极M；且阳极1、阳极2、……、阳极M与控制电路602连接，进而控制电路602可以调整阳极1、阳极2、……、阳极M的电压大小，来对M个阴极的电流大小进行调整。
实施方式2，如图8或图9所示，电子枪603还可以包括M个聚焦极，M个聚焦极中的每个聚焦极与M个阴极中的每个阴极一一对应。其中，阴极1对应聚焦极1，阴极2对应聚焦极2，……，以此类推，阴极N对应阳极N，阴极M对应阳极M；M个聚焦极与控制电路602连接，进而控制电路602可以通过对M个聚焦极的电压大小进行调整，来对M个阴极的电流大小进行调整。
实施方式3，如图10所示，电子枪603还可以包括M个栅极，M个栅极中的每个栅极与M个阴极中的每个阴极一一对应。其中，阴极1对应栅极1，阴极2对应栅极2，……，以此类推，阴极N对应阳极N，阴极M对应阳极M。其中，M个栅极与控制电路602连接，进而控制电路602可以通过对M个栅极的电压大小进行调整，来对M个阴极的电流大小进行调整。
四、慢波电路604。
本申请实施例中，慢波电路604可以具备信号放大功能的任何电路。作为一种可能的实施方式，慢波电路604可以是螺旋线型电路或耦合腔型电路。其中，螺旋线型慢波电路可以包括螺旋线﹑环杆线﹑或环圈线中的任一种，耦合腔型慢波电路包括休斯电路或三叶草电路，本申请实施例不作具体的限制。
如图11所示，慢波电路604包括功率分配器、M路慢波结构、M个开关、和功率合成器。其中，功率分配器、M个开关、和功率合成器分别与控制电路602连接，进而控制电路602可以控制功率分配器将馈入慢波电路604的射频信号分为N个子信号，以及控制电路602可以控制M个开关中的N个开关开启，将N个子信号输入M路慢波结构中的N路慢波结构；其中，N个开关与N路慢波结构一一对应，N个子信号中的一个子信号输入N路慢波结构中的一路慢波结构。
在本申请实施例中，上述M大于或等于N，即慢波电路604中输入子信号的慢波结构可以是慢波电路604中的全部或部分慢波结构。
应理解，上述M路慢波结构与M个开关一一对应，即慢波结构1对应开关1，慢波结构2对应开关2，……，慢波结构N对应开关N，慢波结构M对应开关M。其中，1个开关可以用于控制与其对应的慢波结构是否输入射频信号，若该开关开启，则该开关对应的慢波结构可以输入射频信号，若该开关关闭，则该开关对应的慢波结构不输入射频信号。例如，开关1可以控制慢波结构1是否输入射频信号，开关2可以控制慢波结构2是否输入射频信号，……，开关N可以控制慢波结构N是否输入射频信号，开关M可以控制慢波结构M是否输入射频信号。
在一种可能的实施方式中，将N个子信号输入M路慢波结构中的N路慢波结构之后，穿过N路慢波结构的N个电子注会与N路慢波结构进行注波互作用，放大N个子信号的功率；其中，N个电子注中的一个电子注与其穿入的N路慢波结构中的一路慢波结构进行注波互作用，放大输入该一路慢波结构中的一个子信号的功率。进一步地，控制电路602可以控制功率合成器将放大后的N个子信号合成放大后的射频信号。
示例性的，请继续参见图11，控制电路602可以控制功率分配器可以将射频信号分为子信号1、子信号2、……、子信号N；以及，控制电路602可以开启开关1、开关2、……、开关N，将子信号1输入慢波结构1、子信号2输入慢波结构2、……、子信号N输入慢波结构N；进而电子注1穿过慢波结构1，并且电子注1与慢波结构1进行驻波互作用，放大子信号1的功率；进而电子注2穿过慢波结构2，并且电子注2与慢波结构2进行驻波互作用，放大子信号2的功率；……，以此类推，电子注N穿过慢波结构N，并且电子注N与慢波结构N进行驻波互作用，放大子信号N的功率。进一步的，控制电路602可以控制功率合成器将放大后的子信号1、放大后的子信号2、……、放大后的子信号N合成放大后的射频信号。
需要说明的是，上述慢波结构1、慢波结构2、……、慢波结构N、慢波结构M的长度可以相同或不同。每个慢波结构的长度是根据该慢波结构的预设增益(即放大倍数)进行设计。例如，慢波结构N的预设增益越大，慢波结构N的长度越大。可选的，慢波结构N为螺旋线型电路时，慢波结构N的长度Ln＝Mn*Pn，其中Mn为慢波结构N中包括的螺旋线型电路的周期数量，Pn为每个螺旋线型电路对应周期长度。如图11所示，慢波结构1的长度L1＝M1*P1，慢波结构2的长度L2＝M2*P2，……，慢波结构n的长度Ln＝Mn*Pn，慢波结构m的长度Lm＝Mm*Pm。
还需要说明的是，本申请实施例中，控制电路602控制功率分配器将馈入慢波电路604的射频信号分为N个子信号，包括但不限于以下实施方式：
实施方式1，控制电路602接收控制信号，该控制信号用于指示电子枪603发射的电子注的数量N的取值和N个电子注的电流大小；由于电子注的数量N与子信号的数量N相同，则控制电路602可以根据该控制信号，控制功率分配器将慢波电路604中的射频信号分为N个子信号。
示例性的，若控制电路602接收的控制信号指示电子枪603发射的电子注的数量N的取值为4，则控制电路602控制功率分配器将慢波电路604中的射频信号分为4个子信号。
实施方式2，控制电路602可以基于慢波电路604中的射频信号的输入功率，控制功率分配器将该射频信号分为N个子信号。
示例1，若行波管600中待放大的射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，控制电路602不需要对该射频信号进行分解，直接将该射频信号输入慢波电路604中慢波结构1。
示例2，若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值，控制电路602可以控制功率分配器可以将行波管600中待放大的射频信号分为子信号1和子信号2，将子信号1输入慢波电路604中的慢波结构1、以及将子信号2输入慢波电路604中的慢波结构2。
五、输出装置605。
在本申请实施例中，输出装置605可以是具有输能作用的任何装置。作为一种可能的实现方式，输入装置601可以是输出输能窗，用于将放大后的射频信号输出。
六、磁聚焦系统606。
在本申请实施例中，磁聚焦系统606可以是具有电子注聚焦功能的任何装置，可以用于对电子枪603发射的电子注进行聚焦，以使电子注穿过慢波电路604。
七、收集极607。
在本申请实施例中，收集极607可以是任何具有能量回收功能的装置。作为一种可能的实现方式，收集极607可以是单级降压收集装置或者多级降压收集装置。
需要说明的是，上述控制电路602在确定电子枪603发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小时，有多种实施方式，包括但不限于以下实施方式：
实施方式1，控制电路602接收控制信号，该控制信号用于指示N的取值和N个电子注的电流大小，进而控制电路602可以根据该控制信号，确定电子枪603发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小。如此，控制电路602直接根据接收到的控制信号，确定N个电子注的数量和N个电子注的电流大小，使得控制电路602实现简单，进而使得行波管600易于实现。
示例性的，控制电路602可以接收来自第二信号处理单元503(如图5所示)的控制信号，并根据该控制信号，确定电子枪发射的电子注的数量N和N个电子注的电流大小。
本申请实施例中，上述控制信号有多种实现情形，包括但不限于以下情形：
情形1，该控制信号对应的编码信息包括控制位和数字位，该控制位用于指示电子枪603发射的电子注的数量N，以及该数字位用于指示N个电子注的电流大小。
例如，电子注的数量N以3为例，这3个电子注的电流大小均为6A，则控制信号中的控制位可以为“0011”，即该控制位用于指示电子枪603发射的电子注的数量N为3；以及控制信号中的数字位可以为“0110”，即该数字位用于指示每个电子注的电流大小为6A。
又例如，电子注的数量N以4为例，这4个电子注的电流大小分别为6A、4A、2A、1A，则控制信号中的控制位可以为“0100”，该控制位用于指示电子枪603发射的电子注的数量N为4；以及控制信号中的数字位可以为“0110 0100 0010 0001”，即该数字位用于指示这4个电子注的电流大小分别为6A、4A、2A、1A。
情形2，该控制信号对应的编码信息包括控制位和数字位，该控制位用于指示电子枪603中用于发射的电子注的阴极数量N，该数字位用于指示这N个电子注的电流大小。应理解，在情形2中，电子枪603中的一个阴极用于发射一个电子注，因此电子枪603中用于发射电子注的阴极数量N与电子枪603发射的电子注的数量N相同。
例如，电子枪603包括4个阴极，这4个阴极中只有2个阴极用于发射电子注，且这个2阴极发射的电子注的电流大小均为2A，则控制信号中的控制位可以为“0011”，即该控制位用于指示电子枪603包括4个阴极，且这4个阴极中仅有2个阴极发射电子注，这4个阴极中对应的控制位为“1”的阴极发射电子注，这4个阴极中对应的控制位为“0”的阴极不发射电子注；控制信号中的数字位可以为“0010”，即该数字位用于指示这2个阴极发射的电子注的电流大小均为2A。
又例如，电子枪603包括4个阴极，这4个阴极中只有2个阴极用于发射电子注，且这2个阴极发射的电子注的电流大小分别为2A、1A，则控制信号中的控制位可以为“0011”，即该控制位用于指示电子枪603包括4个阴极，且这4个阴极中仅有2个阴极发射电子注，即这4个阴极中对应的控制位为“1”的阴极发射电子注，这4个阴极中对应的控制位为“0”的阴极不发射电子注；以及控制信号中的数字位可以为“0010 0001”，即该数字位用于指示这2个阴极发射的电子注的电流大小分别为2A、1A。
进一步地，为了便于理解，图12示出了电子注的电流大小与数字位之间的映射关系。如图12所示，当电子注的电流为零时，控制信号中的数字位为0000；当电子注的电流为1A时，控制信号中的数字位为0001；当电子注的电流为2A时，控制信号中的数字位为0010；当电子注的电流为3A时，控制信号中的数字位为0011；当电子注的电流为4A时，控制信号中的数字位为0100。
实施方式2，控制电路602可以基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小。如此，控制电路602无需接收控制信号，直接基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小，有效提升控制电路602确定N个电子注的数量和N个电子注的电流大小的效率。
在一种可能的实施方式中，控制电路602可以基于射频信号的输入功率以及行波管600的预设增益，确定射频信号的输出功率，进而控制电路602可以基于射频信号的输出功率和行波管的目标电子效率，确定N的取值和N个电子注的电流大小。其中，“预设增益”可以理解为射频信号的输出功率与射频信号的输入功率直接的比值，也可以称作行波管600的预设放大倍数。因此，射频信号的输出功率＝射频信号的输入功率*预设增益。以及，“目标电子效率”可以理解为行波管600在对射频信号的功率进行线性放大的过程需要满足的电子效率的阈值，目标电子效率即为上述的第一阈值，第一阈值的取值例如可以是70％、80％或90％中的任一项，本申请实施例中不作限制。
由前文描述可知，慢波电路604中包括多路慢波结构。其中，多路慢波结构中的每路慢波结构工作在饱和区的电子效率即为该路慢波结构的目标电子效率。并且，在本申请实施例中，每路慢波结构的目标电子效率与行波管600的目标电子效率相同，均可以为第一阈值，以及每路慢波结构的预设增益与行波管600中的预设增益可以相同或不同。
以及，由前文描述可知，控制电路602可以控制功率分配器可以将行波管600中待放大的射频信号分为子信号1、子信号2、……、子信号N，一个子信号输入一个慢波结构，且电子枪603发射的N个电子注中的一个电子注可以穿过一个慢波结构。因此，在一种可能的实施方式中，慢波结构N的目标电子效率＝慢波结构N中的子信号N的输出功率/(慢波结构N中的电子注N的电压*电子注N的电流)。其中，电子注N的电压是行波管600的电源提供的一个恒定电压值，且子信号N的输出功率＝子信号N的输入功率*慢波结构N的预设增益，则电子注N的电流大小＝(子信号N的输入功率*慢波结构N的预设增益)/(慢波结构N中的电子注N的电压*慢波结构N的目标电子效率)。如此，在已知慢波结构N的预设增益、慢波结构N的目标电子效率、以及慢波结构N中的电子注N的电压的情况下，控制电路602可以确定电子注N合适的电流大小，进而使得慢波结构N可以工作在饱和区，使得慢波结构N的电子效率大于或等于目标电子效率，从而提升行波管600整体的电子效率。
下面介绍控制电路602基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小的情形。
情形1，若行波管600中待放大的射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，控制电路602确定N的取值为1，以及确定N个电子注的电流大小。
需要说明的是，“第二阈值”可以理解为慢波结构1的饱和输入功率(即慢波结构1工作在饱和点处对应的输入功率)，因此，当行波管600中待放大的射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，电子枪603只需要发射一个电子注，这个电子注穿过慢波结构1，通过调节这个电子注的电流大小，可以使得慢波结构1工作在饱和区，提升慢波结构1的电子效率，进而有效提升行波管600整体的电子效率。
示例性的，行波管600的目标电子效率为第一阈值，以及行波管600中慢波结构1的目标电子效率为第一阈值，第二阈值以100dBm为例。若行波管600中待放大的射频信号的输入功率为90dBm，则该射频信号的输入功率小于第二阈值，相应的，电子枪603发射的电子注的数量为1，这个电子注穿过慢波结构1，则这个电子注的电流大小＝(射频信号的输入功率*慢波结构1的预设增益)/(电子注1的电压*第一阈值)。
情形2，若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值，控制电路602确定N的取值大于1，以及确定N个电子注的电流大小；其中，N个电子注中的至少一个电子注的电流达到至少一个电子注的电流阈值，N的取值与射频信号的输入功率成正相关。
由前文描述可知，控制电路602可以控制功率分配器可以将行波管600中待放大的射频信号分为子信号1、子信号2、……、子信号N，一个子信号输入一个慢波结构。本申请实施例中，“N个电子注中的至少一个电子注的电流达到至少一个电子注的电流阈值”可以理解为至少一个电子注中的每个电子注穿过的慢波结构工作在饱和区时，该电子注对应的电流大小。例如，电子注1穿过慢波结构1，子信号1穿过慢波结构1，慢波结构1工作在饱和区时，电子注1的电流大小＝(子信号1的输入功率*慢波结构N的预设增益)/(电子注1的电压*慢波结构1的目标电子效率)。以及，“N的取值与射频信号的输入功率成正相关”可以理解为射频信号的输入功率越大，N的取值越大。
示例1，行波管600的目标电子效率为第一阈值，以及行波管600中慢波结构1和慢波结构2的目标电子效率为第一阈值，慢波结构1的饱和输入功率为第二阈值，慢波结构2的饱和输入功率为第三阈值。若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值，且该射频信号的输入功率小于第二阈值与第三阈值之间的和值，则控制电路602需要控制功率分配器将该射频信号分为子信号1和子信号2，相应的，电子枪603需要发射2个电子注。并且，电子注1的电流大小达到电子注1的电流阈值，即电子注1的电流大小＝(子信号1的输入功率*慢波结构1的预设增益)/(电子注1的电压*第一阈值)。电子注2的电流大小未达到电子注2的电流阈值，则电子注2的电流大小＝(射频信号的输入功率*预设增益-慢波结构1的饱和输出功率)/(电子注2的电压*第一阈值)。
示例2，行波管600的目标电子效率为第一阈值，以及行波管600中慢波结构1、慢波结构2和慢波结构3的目标电子效率为第一阈值，慢波结构1的饱和输入功率为第二阈值，慢波结构2的饱和输入功率为第三阈值，慢波结构3的饱和输入功率为第四阈值。若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值与第三阈值之间的和值，且该射频信号的输入功率小于第二阈值、第三阈值与第四阈值之间的和值，则控制电路602需要控制功率分配器将该射频信号分为子信号1、子信号2和子信号3，相应的，电子枪603需要发射3个电子注。并且，电子注1的电流大小达到电子注1的电流阈值，即电子注1的电流大小＝(子信号1的输入功率*慢波结构1的预设增益)/(电子注1的电压*第一阈值)。电子注2的电流大小达到电子注2的电流阈值，即电子注2的电流大小＝(子信号2的输入功率*慢波结构2的预设增益)/(电子注2的电压*第一阈值)。电子注3的电流大小未达到电子注3的电流阈值，则电子注3的电流大小＝(射频信号的输入功率*预设增益-慢波结构1的饱和输出功率-慢波结构2的饱和输出功率)/(电子注3的电压*第一阈值)。
在情形2中，可以将上述第二阈值、第三阈值、和第四阈值设置为不同的取值，即慢波结构1、慢波结构2和慢波结构3的饱和输入功率不同，进而控制电路602在控制功率分配器对行波管600中待放大的射频信号进行分解，得到的子信号1、子信号2和子信号3的输入功率可以不同。因此，在一种可能的实施方式中，控制电路602在控制功率分配器对行波管600中待放大的射频信号进行梯度分解，即分解得到的子信号1、子信号2、……、和子信号N的输入功率程梯度变化。例如，子信号1的输入功率可以为100dBm、子信号2的输入功率可以为80dBm、以及子信号3的输入功率可以为60dBm。如此，可以灵活设计慢波结构，实现对慢波结构的精细化控制。
情形3，若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值，则控制电路602确定N的取值大于1，以及确定N个电子注的电流大小；其中，N个电子注中的每个电子注的电流大小相等，N的取值与射频信号的输入功率成正相关。
示例1，行波管600的目标电子效率为第一阈值，以及行波管600中慢波结构1和慢波结构2的目标电子效率为第一阈值，慢波结构1和慢波结构2的饱和输入功率均为第二阈值。若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值，且该射频信号的输入功率小于第二阈值的2倍。若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值，则控制电路602需要控制功率分配器将该射频信号分为子信号1和子信号2，相应的，电子枪603需要发射2个电子注。并且，子信号1和子信号2的输入功率相等，则电子注1的电流大小＝电子注2的电流大小＝(子信号1的输入功率*慢波结构1的预设增益)/(电子注1的电压*第一阈值)。
示例2，行波管600的目标电子效率为第一阈值，以及行波管600中慢波结构1和慢波结构2的目标电子效率为第一阈值，慢波结构1、慢波结构2和慢波结构3的饱和输入功率均为第二阈值。若行波管600中待放大的射频信号的输入功率大于第二阈值的2倍，且该射频信号的输入功率小于第二阈值的3倍，则控制电路602需要控制功率分配器将该射频信号分为子信号1、子信号2和子信号3，相应的，电子枪603需要发射3个电子注。并且，子信号1、子信号2和子信号3的输入功率相等，则电子注1的电流大小＝电子注2的电流大小＝电子注3的电流大小＝(子信号1的输入功率*慢波结构1的预设增益)/(电子注1的电压*第一阈值)。
在情形3中，通过将波结构1、慢波结构2和慢波结构3的饱和输入功率设置为相同，进而控制电路602在控制功率分配器对行波管600中待放大的射频信号进行分解，得到的子信号1、子信号2和子信号3的输入功率可以相同。因此，在一种可能的实施方式中，控制电路602在控制功率分配器对行波管600中待放大的射频信号进行等分，即分解得到的子信号1、子信号2、……、和子信号N的输入功率均相同。例如，子信号1、子信号2、以及子信号3的输入功率可以为80dBm。如此，可以使得控制电路602的控制逻辑较为简单，易于实现。
为了便于理解，下面结合图5的功率放大系统对本申请实施例中行波管600对射频信号的功率进行放大的整个过程进行介绍。
实施例1
行波管600对射频信号的功率进行放大的过程，包括如下步骤：
S101、输入装置601接收来自第一信号处理单元501的射频信号，并将射频信号馈入慢波电路604。
S102、控制电路602接收来自第二信号处理单元503的控制信号，该控制信号用于指示N的取值和N个电子注的电流大小，控制电路602根据该控制信号，确定电子注的数量N和N个电子注的电流大小。其中，N为大于或等于1的正整数。
应理解，控制信号的具体实现请参见前文的相关描述，这里不再赘述。
S103、控制电路602基于N的取值和N个电子注的电流大小，调整电子枪中的M个阴极的电流大小，控制M个阴极中的N个阴极发射N个电子注。
S104、控制电路602基于N的取值，控制功率分配器将馈入慢波电路604的射频信号分为N个子信号，以及控制慢波电路604中的N个开关开启，以使N个子信号输入慢波电路604中的N路慢波结构。
S105、N个电子注穿过N路慢波结构，与N路慢波结构进行驻波互作用，放大N个子信号。其中，N个电子注中的一个电子注与其穿入的N路慢波结构中的一路慢波结构进行注波互作用，放大输入该慢波结构中的子信号的功率。
S106、控制电路602基于N的取值，控制功率合成器将放大后的N个子信号进行合成，得到放大后的射频信号。
S107、输出装置605将放大后的射频信号输出。
在实施例1中，控制电路602根据接收到的控制信号，控制电子枪发射N个电子注以及控制这N个电子注的电流大小，以及控制慢波电路604中的N个开关开启，以使N个子信号输入慢波电路604中的N路慢波结构，并且穿过N路慢波结构的N个电子注与N路慢波结构进行驻波互作用，放大N个子信号。如此，既实现了对慢波电路604的线性放大，又可以使得N路慢波结构工作在饱和区，有效提升这N路慢波结构的电子效率，进而有效提升行波管600的电子效率，使得行波管600的电子效率大于或等于第一阈值(即目标电子效率)。
如图13所示，N以4为例，慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、和慢波结构4均工作在饱和区，进而使得输入慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、和慢波结构4的子信号的输入功率和输出功率均呈线性相关，实现了对输入慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、和慢波结构4的子信号的线性放大。
以及，如图14所示，慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、和慢波结构4均工作在饱和区时，慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、和慢波结构4的电子效率等于第一阈值，进而使得行波管600总的电子效率等于第一阈值，相对于传统的行波管，本申请实施例提供的行波管600有效提升了电子效率，进而可以满足高频通信系统的低功耗要求。
由前文描述可知，行波管600中包括慢波电路604，且慢波电路604包括多路慢波结构，每路慢波结构的电子效率与输入该慢波结构的射频信号的输入功率有关。
例如，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1，若射频信号1的输入功率小于慢波结构1的饱和输入功率(即慢波结构1工作在饱和点处对应的射频输入功率)，则慢波结构1的电子效率＝(射频信号1的输入功率*放大倍数)/(电子注1的电压*电子注1的电流)。
又例如，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1，射频信号2输入慢波结构2，以及电子注2穿过慢波结构2；若射频信号1的输入功率大于或等于慢波结构1的饱和输入功率(即慢波结构1工作在饱和点处对应的输入功率)，以及射频信号2的输入功率小于慢波结构2的饱和输入功率(即慢波结构2工作在饱和点处对应的输入功率)，则慢波结构1的电子效率为预设的目标电子效率(即第一阈值)，慢波结构2的电子效率＝(行波管的总输出功率-慢波结构1的饱和输出功率)/(电子注2的电压*(电子注1的电流+电子注2的电流))。如此，在行波管600的总输出功率不变的情况下，通过调整电子注1和电子注2的电流大小，可以使得慢波结构2工作在饱和区，进而使得慢波结构2的电子效率维持在目标电子效率处。
再例如，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1；射频信号2输入慢波结构2，以及电子注2穿过慢波结构2；射频信号3输入慢波结构3，以及电子注3穿过慢波结构3；若射频信号1的输入功率大于或等于慢波结构1的饱和输入功率，射频信号2的输入功率大于或等于慢波结构2的饱和输入功率，以及射频信号3的输入功率小于慢波结构3的饱和输入功率，则慢波结构1和慢波结构2的电子效率均为预设的目标电子效率(即第一阈值)，慢波结构3的电子效率＝(行波管的总输出功率-慢波结构1的饱和输出功率-慢波结构2的饱和输出功率)/(电子注3的电压*(电子注1的电流+电子注2的电流+电子注3的电流))。如此，在行波管600的总输出功率不变的情况下，通过调整电子注1、电子注2、电子注3的电流大小，可以使得慢波结构2和慢波结构3工作在饱和区，进而使得慢波结构2和慢波结构3的电子效率维持在目标电子效率处。
以此类推，射频信号1输入慢波结构1，以及电子注1穿过慢波结构1；射频信号2输入慢波结构2，以及电子注2穿过慢波结构2；射频信号3输入慢波结构3，以及电子注3穿过慢波结构3；……；射频信号N输入慢波结构N，以及电子注N穿过慢波结构N；若射频信号1的输入功率大于或等于慢波结构1的饱和输入功率，射频信号2的输入功率大于或等于慢波结构2的饱和输入功率，射频信号3的输入功率大于或等于慢波结构3的饱和输入功率，……，射频信号N的输入功率大于或等于慢波结构N的饱和输入功率，则慢波结构1、慢波结构2、慢波结构3、……、和慢波结构N的电子效率均为预设的目标电子效率(即第一阈值)。
实施例2
行波管600对射频信号的功率进行放大的过程，包括如下步骤：
S201、输入装置601接收来自第一信号处理单元501的射频信号，并将射频信号馈入慢波电路604。
S202、控制电路602基于射频信号的输入功率，确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小。其中，N为大于或等于1的正整数。
应理解，控制电路602可以基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小的具体实现方式，请参见前文的描述，这里不再赘述。
S203、控制电路602基于N的取值和N个电子注的电流大小，调整电子枪中的M个阴极的电流大小，控制M个阴极中的N个阴极发射N个电子注。
S204、控制电路602基于N的取值，控制功率分配器将馈入慢波电路604的射频信号分为N个子信号，以及控制慢波电路604中的N个开关开启，以使N个子信号输入慢波电路604中的N路慢波结构。
S205、N个电子注穿过N路慢波结构，与N路慢波结构进行驻波互作用，放大N个子信号。其中，N个电子注中的一个电子注与其穿入的N路慢波结构中的一路慢波结构进行注波互作用，放大输入该慢波结构中的子信号的功率。
S206、控制电路602基于N的取值，控制功率合成器将放大后的N个子信号进行合成，得到放大后的射频信号。
S207、输出装置605将放大后的射频信号输出。
在实施例2中，控制电路602可以根据射频信号的输入功率的大小动态的调整电子枪603发射的电子注数目和各电子注的电流大小，以及控制慢波电路604中的N个开关开启，以使N个子信号输入慢波电路604中的N路慢波结构，并且穿过N路慢波结构的N个电子注与N路慢波结构进行驻波互作用，放大N个子信号。如此，既实现了对慢波电路604的线性放大，又可以使得N路慢波结构工作在饱和区，有效提升这N路慢波结构的电子效率，进而有效提升行波管600的电子效率，使得行波管600的电子效率大于或等于第一阈值(即目标电子效率)。
在一些可能的实施方式中，上述慢波电路604中每路慢波结构的增益(即放大倍数)是可以调整的。由前文描述可知，慢波结构N中的子信号N的输入功率大于慢波结构N的饱和输入功率(即慢波结构N工作在饱和点处对应的输入功率)时，慢波结构N的目标电子效率＝(慢波结构N中的子信号N的输入功率*慢波结构N的增益)/(慢波结构N中的电子注N的电压*穿过慢波结构N的电子注N的电流)。
相应的，慢波结构N的增益＝(慢波结构N的目标电子效率*(穿过慢波结构N的电子注N的电压*电子注N的电流))/慢波结构N中的子信号N的输入功率。因此，当慢波结构N饱和时，即慢波结构N的电子效率即为等于目标电子效率(即第一阈值)时，控制电路602通过持续增大电子注N的电流大小，可以使得慢波结构N的增益增大，从而有效提升慢波结构N的放大性能，进而有效提升行波管的放大性能。
例如，当输入慢波结构1的子信号1的输入功率小于慢波结构1的饱和输入功率(即慢波结构1工作在饱和点处对应的输入功率)时，慢波结构1的增益＝(慢波结构1的目标电子效率*(穿过慢波结构1的电子注1的电压*电子注1的电流))/子信号1的输入功率。控制电路602通过增大电子注1的电流，可以增大慢波结构1的增益。
基于同一技术构思，本申请实施例还提供了一种电子枪，该电子枪包括M个阴极和控制电路；其中，控制电路可以用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，行波管的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数，M大于或等于N；M个阴极中的N个阴极可以用于在控制电路的控制下发射N个电子注；其中，N个阴极中的每个阴极用于发射N个电子注的一个电子注。
本申请实施例中，在电子枪中增加了控制电路，该控制电路可以对电子枪发射的电子注的数量和电流大小进行控制，进而电子枪发射的电子注在用于对行波管的射频信号进行放大时，使得行波管的电子效率大于或等于第一阈值，从而满足行波管的低功耗要求。
在一种可能的设计中，控制电路用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，包括：接收控制信号，控制信号用于指示N的取值和N个电子注的电流大小；或者，基于行波管中待放大射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小。
在一种可能的设计中，控制电路用于基于射频信号的输入功率，确定N的取值和N个电子注的电流大小，包括：若射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，确定N的取值为1，以及确定N个电子注的电流大小；或者，若射频信号的输入功率大于第二阈值，确定N的取值大于1，以及确定N个电子注的电流大小；其中，N个电子注中的至少一个电子注的电流达到至少一个电子注的电流阈值，N的取值与射频信号的输入功率成正相关。
在一种可能的设计中，控制电路控制M个阴极中的N个阴极发射N个电子注，包括：基于所述N的取值和N个电子注的电流大小，调整M个阴极的电流大小，控制N个阴极中的每个阴极的电流大于零；其中，N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关。
在一种可能的设计中，电子枪还包括H个阳极，M个阴极中的每个阴极与H个阳极中的至少一个阳极对应，至少一个阳极与控制电路连接；其中，H大于或等于M；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整至少一个阳极的电压大小。
在一种可能的设计中，电子枪还包括M个栅极，M个栅极与控制电路连接；M个阴极与M个栅极一一对应；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整M个栅极的电压大小。
在一种可能的设计中，电子枪还包括M个聚焦极，M个聚焦极与控制电路连接；M个阴极与M个聚焦极一一对应；控制电路调整M个阴极的电流大小，包括：调整M个聚焦极的电压大小。
具体的细节，请参见前文对行波管600中的电子枪603的详细描述，这里不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种行波管，其特征在于，包括输入装置、控制电路、电子枪、慢波电路、和输出装置；
所述输入装置，用于接收射频信号，并向所述慢波电路馈入所述射频信号；所述控制电路，用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，所述行波管的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数；
所述电子枪，用于在所述控制电路的控制下，发射所述N个电子注；
所述慢波电路，用于与所述N个电子注进行注波互作用，放大所述射频信号的功率；
所述输出装置，用于输出放大后的射频信号。
2.如权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述慢波电路包括功率分配器、M路慢波结构和M个开关，所述M路慢波结构与所述M个开关一一对应；其中，所述M大于或等于所述N；
所述控制电路，还用于：
控制所述功率分配器将馈入所述慢波电路的所述射频信号分为N个子信号；以及，
开启所述M个开关中的N个开关，将所述N个子信号输入所述M路慢波结构中的N路慢波结构；其中，所述N个开关与所述N路慢波结构一一对应，所述N个子信号中的一个子信号输入所述N路慢波结构中的一路慢波结构。
3.如权利要求2所述的行波管，其特征在于，所述慢波电路与所述N个电子注进行注波互作用，放大所述射频信号的功率，包括：
穿过所述N路慢波结构的所述N个电子注与所述N路慢波结构进行注波互作用，放大所述N个子信号的功率；
其中，所述N个电子注中的一个电子注与其穿入的所述N路慢波结构中的一路慢波结构进行注波互作用，放大输入所述一路慢波结构中的所述一个子信号的功率。
4.如权利要求2或3所述的行波管，其特征在于，所述慢波电路还包括功率合成器；
所述控制电路，还用于：
控制所述功率合成器将放大后的所述N个子信号合成所述放大后的射频信号。
5.如权利要求1-4任一项所述的行波管，其特征在于，所述控制电路用于确定所述N个电子注的数量，和，N个电子注的电流大小，包括：
接收控制信号，所述控制信号用于指示所述N的取值和所述N个电子注的电流大小；或，
基于所述射频信号的输入功率，确定所述N的取值和所述N个电子注的电流大小。
6.如权利要求5所述的行波管，其特征在于，所述控制电路基于所述射频信号的输入功率，确定所述N的取值和所述N个电子注的电流大小，包括：
若所述射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，确定所述N的取值为1，以及确定所述N个电子注的电流大小；或者，
若所述射频信号的输入功率大于第二阈值，确定所述N的取值大于1，以及确定所述N个电子注的电流大小；其中，所述N个电子注中的至少一个电子注的电流达到所述至少一个电子注的电流阈值，所述N的取值与所述射频信号的输入功率成正相关。
7.如权利要求1-6任一项所述的行波管，其特征在于，所述电子枪包括M个阴极；其中，所述M大于或等于所述N；
所述控制电路控制所述电子枪发射所述N个电子注，包括：
基于所述N的取值和所述N个电子注的电流大小，调整所述M个阴极的电流大小，控制所述M个阴极中的N个阴极发射所述N个电子注；其中，所述N个阴极中的每个阴极用于发射所述N个电子注的一个电子注，所述N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关，且所述N个阴极中的每个阴极的电流大于零。
8.如权利要求7所述的行波管，其特征在于，所述电子枪还包括H个阳极，所述M个阴极中的每个阴极与H个阳极中的至少一个阳极对应，所述至少一个阳极与所述控制电路连接；其中，所述H大于或等于所述M；
所述控制电路调整所述M个阴极的电流大小，包括：
调整所述至少一个阳极的电压大小。
9.如权利要求7所述的行波管，其特征在于，所述电子枪还包括M个栅极，所述M个阴极与所述M个栅极一一对应，所述M个栅极与所述控制电路连接；
所述控制电路调整所述M个阴极的电流大小，包括：
调整所述M个栅极的电压大小。
10.如权利要求7所述的行波管，其特征在于，所述电子枪还包括M个聚焦极，所述M个阴极与所述M个聚焦极一一对应，所述M个聚焦极与所述控制电路连接；
所述控制电路调整所述M个阴极的电流大小，包括：
调整所述M个聚焦极的电压大小。
11.如权利要求1-10任一项所述的行波管，其特征在于，还包括磁聚焦系统；
所述磁聚焦系统，用于所述N个电子注的聚焦，使所述N个电子注保持聚束状态。
12.一种电子枪，其特征在于，包括M个阴极和控制电路；所述控制电路，用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，所述行波管的电子效率大于或等于第一阈值；其中，N为大于或等于1的正整数，所述M大于或等于所述N；
所述M个阴极中的N个阴极，用于在所述控制电路的控制下发射N个电子注；其中，所述N个阴极中的每个阴极用于发射所述N个电子注的一个电子注。
13.如权利要求12所述的电子枪，其特征在于，所述控制电路用于确定电子注的数量N，和，N个电子注的电流大小，包括：
接收控制信号，所述控制信号用于指示所述N的取值和所述N个电子注的电流大小；或者，
基于所述行波管中待放大射频信号的输入功率，确定所述N的取值和所述N个电子注的电流大小。
14.如权利要求13所述的电子枪，其特征在于，所述控制电路用于基于所述射频信号的输入功率，确定所述N的取值和所述N个电子注的电流大小，包括：
若所述射频信号的输入功率小于或等于第二阈值，确定所述N的取值为1，以及确定所述N个电子注的电流大小；或者，
若所述射频信号的输入功率大于第二阈值，确定所述N的取值大于1，以及确定所述N个电子注的电流大小；其中，所述N个电子注中的至少一个电子注的电流达到所述至少一个电子注的电流阈值，所述N的取值与所述射频信号的输入功率成正相关。
15.如权利要求12-14任一项所述的电子枪，其特征在于，所述控制电路控制所述M个阴极中的N个阴极发射所述N个电子注，包括：
基于所述N的取值和所述N个电子注的电流大小，调整所述M个阴极的电流大小，控制所述N个阴极中的每个阴极的电流大于零；
其中，所述N个阴极中的每个阴极的电流大小与其发射的电子注的电流大小相关。
16.如权利要求15所述的电子枪，其特征在于，所述电子枪还包括H个阳极，所述M个阴极中的每个阴极与H个阳极中的至少一个阳极对应，所述至少一个阳极与所述控制电路连接；其中，所述H大于或等于所述M；
所述控制电路调整所述M个阴极的电流大小，包括：
调整所述至少一个阳极的电压大小。
17.如权利要求15所述的电子枪，其特征在于，所述电子枪还包括M个栅极，所述M个阴极与所述M个栅极一一对应，所述M个栅极与所述控制电路连接；
所述控制电路调整所述M个阴极的电流大小，包括：
调整所述M个栅极的电压大小。
18.如权利要求15所述的电子枪，其特征在于，所述电子枪还包括M个聚焦极所述M个阴极与所述M个聚焦极一一对应，所述M个聚焦极与所述控制电路连接；
所述控制电路调整所述M个阴极的电流大小，包括：
调整所述M个聚焦极的电压大小。
19.一种功率放大系统，其特征在于，包括第一信号处理单元和如权利要求1-10任一项所述的行波管，所述第一信号处理单元与所述行波管连接；
所述第一信号处理单元，用于将射频信号输入所述行波管；
所述行波管，用于放大所述射频信号的功率。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，还包括第二信号处理单元；
所述第二信号处理单元，用于生成控制信号，并将所述控制信号输入所述行波管；
其中，所述控制信号用于指示所述行波管中的电子枪发射的电子注的数量和所述N个电子注的电流大小。
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