本文論述了雷達用X波段脈沖MPM的小型化行波管的設計和制備及測試情況，并簡單介紹了應用情況。

　　微波功率模塊(簡稱MPM)是一個高度集成的放大器，由固態放大器(SSA)、小型化行波管(Mini-TWT)和集成電源(IEPC)三大部件構成，與傳統行波管放大器相比，具有尺寸小、重量輕、效率高、大信噪比的特點。MPM 在眾多軍事領域得到應用，其中，雷達用X波段脈沖MPM 是下一代有源相控陣雷達、精確制導系統等的關鍵大功率器件。小型化行波管作為雷達用脈沖MPM 的核心關鍵部件，其實現的難點和重點是小型化和高效率設計。因此，在整個雷達用脈沖MPM 中，小型化行波管也是實現其總體性能的關鍵。

　　Mini-TWT要求的主要技術指標：工作頻段為X 波段，脈沖功率500 W，帶寬2 GHz，工作比20%，效率ηTWT>35%，陰極電壓小于7800V，Mini-TWT體積小于220mm×35mm×25mm。

1、小型化行波管的關鍵技術及解決途徑

　　高效率是本行波管設計的關鍵。如果互作用效率低，當電壓不變的情況下，獲得相同的射頻輸出功率就得增大工作電流，增大電流就會增大熱功耗，給已經很重的熱功耗增大壓力。并且增大電流會增加無截獲柵控電子槍的柵極保護難度，高導流系數的無截獲柵控電子槍的軌跡質量難以保證，這會影響管子的聚焦流通率。同時，高的互作用效率意味著管子工作需要的直流功率較小，產生的無用熱量也將大幅度降低，從而大幅度降低行波管的功耗。行波管散熱壓力大幅下降，這樣就對行波管的可靠性及其長壽命創造了十分有利的條件。

　　為了獲得行波管的高效率，采用高電子注填充比來提高電子效率和采用多級降壓收集極來回收互作用完的電子的能量。需要說明的是，用戶單位在考核脈沖行波管效率時，總功率包含了脈沖行波管脈沖間隙時的功率。這樣，工作比不同時，效率比較的意義不是太大。

2、小型化行波管各部件的設計與仿真計算

　　行波管設計采用無截獲柵控電子槍、周期永磁(PPM)聚焦結構、同軸SMA輸入、同軸TNC輸出結構和三級降壓收集極。

　　2.1、無截獲柵控電子槍的小型化設計

　　電子槍的導流系數為0.63μP，電子注最小半徑約0.61mm，選用陰極直徑Φ4mm，面積壓縮比M2≈10.9，有很好的軌跡質量。圖1是用Opera3D計算的柵控電子槍的仿真結果，電子槍的外徑為15.4mm。

圖1　電子槍CAD仿真結果

5、結束語

　　小型化行波管的研制成功，為雷達用脈沖MPM 的完成提供了核心關鍵部件，使國內第一次實現脈沖MPM，填補了國內技術空白。脈沖MPM作為發射組件，又是機載火控雷達的關鍵組件，可以直接裝備下一代戰機。此外，脈沖MPM 應用于雷達，將使雷達的造價大幅度降低，對國防建設極為有利。

　　雷達用脈沖MPM 的小型化行波管具有如下特點：①采用無截獲柵控電子槍，柵控電壓和陰極電壓低(陰極電壓低于7500V時，電源容易實現;②行波管尺寸小、重量輕，行波管整體尺寸為170mm×35mm×25mm，最后收集極處加散熱包裝高度不超過25mm，整個行波管小于500g。目前，小型化行波管的衍生產品已經被某整機單位選用。