本文設計了W 波段分布作用速調管高壓縮比電子槍和均勻場永磁聚焦系統；分析了電子槍區瓷封邊對槍區磁場以及電子注直流通過率的影響；分析了不同聚焦磁場下的電子槍區磁場，并進行了測試分析，獲得和模擬相一致的結果；給出了電子槍區鐵磁性材料的兩種工程上的可行性解決方案，增大磁屏開孔方案和部分瓷封邊替換方案，其中采用瓷封邊部分替換方案可以獲得高的電子槍面壓縮比。

　　分布作用速調管( extended interaction klystron，distributed interaction klystron，簡稱EIK) 是把行波管寬頻帶和速調管高功率高增益技術結合起來的一種新型高功率微波和毫米波功率源。與傳統的速調管相比，EIK 的每一個諧振腔都由一段多間隙耦合腔構成，由于多間隙耦合腔具有較高的阻抗，較低的外Q 值，從而使其具有較大的效率帶寬積，同時，還可以增加功率容量和提高熱功率容量，降低高頻擊穿的可能性。因此，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為相對于傳統速調管而言，EIK 具有高頻率、高效率、寬頻帶和高可靠性的優點；相對于耦合腔行波管，EIK 又具有高功率、高增益和高穩定性的優點。綜合而言，EIK 所具有的技術優勢如下:

　　①EIK 是為數不多的能夠在毫米波段、亞毫米波段，甚至THz 波段提供高功率、寬頻帶和高純頻譜輸出的真空功率源之一。

　　②EIK 保留了傳統速調管具有的高可靠性和高功率的優點，通過引入多間隙腔，可在毫米波段達到更大的輸出功率、更好的效率和更寬的工作頻帶。

　　③EIK 通過使用階梯高頻電路，使其在毫米波和亞毫米波段具有高的互作用效率和熱穩定性，同時可運行在很低的注電壓下。

　　④EIK 的體積小，結構緊湊，單位體積輸出功率大，因而在空間微波系統應用中具有很大的技術優勢。由此可見，EIK 在毫米波段、亞毫米波段，甚至THz 波段能夠提供高功率和寬頻帶輸出，以及在小型化和緊湊型空間電子系統中的巨大應用潛力，成為微波真空功率源一個新的重要發展方向。

　　電子注的產生，形成和聚焦是實現高性能速調管最關鍵的技術問題之一。均勻永磁聚焦是高波段分布作用速調管通常采用的一種聚焦方式。它的優點是不需要磁場電源、容易與電子槍的設計匹配、電子注的直流和高頻通過率高等。EIK 的高頻互作用長度很短的特點使其適合采用均勻永磁聚焦方式。

1、電子槍的設計

　　整管的總體設計要求電子注電壓為16 ～18kV，電流為0.6 ～0.8 A，為了確保所研制的管子具有較長的使用壽命，陰極負載需要取相對較小的數值，這里取平均發射電流密度約為10 A/cm2。電子槍面壓縮比> 100，聚焦極加負偏壓，起到調節電子注入射狀態和導流系數大小的作用，聚焦系統為采用均勻場永磁聚焦系統。電子注通道直徑取為0. 5mm，電子注直徑取為0.25 ～0.35 mm，均勻區聚焦磁場大小約為9000 Gs。根據注波互作用程序確定互作用區的最終長度約為30 mm。

圖1 無磁場時的電子軌跡

　　電子槍的結構如圖1 所示，它由陰極、聚焦極和陽極構成。陰極面直徑取為3 mm，陰極表面曲率半徑為4 mm。設計時電子槍電壓取為16.5 kV，計算的電流為0.64 A，導流系數為0.3，此時電子注注腰直徑大小為0.2 mm，由此知道電子槍的面壓縮比大于225。圖2 給出了從陰極中心到邊緣每個網格區域內的陰極發射電流密度，從圖2 中可以看出陰極邊緣發射電流密度不均勻，通過陰極邊緣倒圓角的形式可以消除發射電流密度的不均勻性。聚焦極加負偏壓時，導流系數下降，而聚焦極若加正偏壓，只需很小的數值就會導致電子打到聚焦極上而不能進入到電子注通道中。

圖2 陰極發射電流密度

2、結論

　　本文設計了W 波段分布作用速調管高壓縮比電子槍和均勻場永磁聚焦系統，分析了電子槍區可伐材料對槍區磁場以及電子注直流通過率的影響，對比分析了不同工作磁場下電子槍區可伐材料對陰極表面中心處磁場的影響，測試分析與模擬結果基本一致，給出了電子槍區鐵磁性材料的兩種可行性解決方案：增大磁屏開孔方案和部分瓷封邊替換方案。增大磁屏開孔方案是在不改變陰極區大小腔殼可伐材料的情況下，通過修改陽極磁屏開口計算電子注直徑0.35 mm，電子槍面壓縮比75，電子注層流性良好。部分瓷封邊替換方案是小腔殼可伐材料用不銹鋼材料來替代，聚焦極支撐筒一部分材料被不銹鋼替代，最終設計的電子注直徑約為0.26 mm，電子槍的面壓縮比達到133。