大功率速調(diào)管的設(shè)計制造和應(yīng)用

大功率速調(diào)管是一種高功率微波真空電子器件，作為高功率微波電子系統(tǒng)發(fā)射機的末級功率放大器，廣泛應(yīng)用于雷達、通信、電視廣播、電子對抗、粒子加速器、等離子體加熱裝置等領(lǐng)域，是軍用和民用微波電子系統(tǒng)的關(guān)鍵電子器件。本書吸取國內(nèi)外相關(guān)單位在研制大功率速調(diào)管方面取得的研究進展，對速調(diào)管的總體和關(guān)鍵部件的設(shè)計、速調(diào)管結(jié)構(gòu)和制備工藝、速調(diào)管測試和使用等方面作比較系統(tǒng)的論述。

本書適用于從事大功率速調(diào)管研究、開發(fā)和生產(chǎn)以及大功率微波電子系統(tǒng)的研制和使用、真空電子學(xué)領(lǐng)域的科研和教學(xué)人員以及相關(guān)專業(yè)的研究生。對從事其他類型大功率微波真空電子器件、粒子加速器和等離子體加熱裝置研究和應(yīng)用的相關(guān)人員也有參考價值。

第1章 緒論……………………………………………………………………… 1

1.1 基本工作原理………………………………………………………… 2

1.2 速調(diào)管的分類………………………………………………………… 5

1.3 速調(diào)管的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢……………………………………… 6

參考文獻…………………………………………………………………… 18

第2 章 速調(diào)管的特性和工作參數(shù)…………………………………………… 21

2.1 速調(diào)管的性能指標…………………………………………………… 21

2.1.1 速調(diào)管的主要特性…………………………………………… 21

2.1.2 速調(diào)管的副特性……………………………………………… 23

2.2 速調(diào)管的工作方式…………………………………………………… 26

2.2.1 調(diào)制方式……………………………………………………… 26

2.2.2 聚焦方式……………………………………………………… 27

2.2.3 冷卻方式……………………………………………………… 28

2.2.4 高頻輸入和輸出方式………………………………………… 29

2.2.5 安裝方式……………………………………………………… 29

2.3 速調(diào)管的工作參數(shù)…………………………………………………… 29

2.4 典型速調(diào)管的性能和工作參數(shù)……………………………………… 31

參考文獻…………………………………………………………………… 33

第3 章 速調(diào)管的總體設(shè)計…………………………………………………… 34

3.1 微波電子系統(tǒng)對速調(diào)管性能的要求和總體設(shè)計考慮……………… 34

3.1.1 寬帶雷達系統(tǒng)用寬帶速調(diào)管(高脈沖功率應(yīng)用場合)………… 35

3.1.2 寬帶雷達系統(tǒng)用寬帶速調(diào)管(中等脈沖功率應(yīng)用場合)……… 36

3.1.3 窄帶雷達系統(tǒng)用速調(diào)管……………………………………… 37

3.1.4 中能粒子加速器用速調(diào)管…………………………………… 38

3.1.5 高能粒子加速器用速調(diào)管(特高脈沖功率應(yīng)用:正負電子

對撞機?同步光源) …………………………………………… 38

3.1.6 長脈沖和連續(xù)波微波電子系統(tǒng)用速調(diào)管……………………… 39

3.1.7 通信、廣播系統(tǒng)和照射雷達用速調(diào)管(連續(xù)波應(yīng)用) ………… 40

3.1.8 導(dǎo)彈導(dǎo)引頭雷達用速調(diào)管(脈沖應(yīng)用) ……………………… 41

3.2 影響速調(diào)管性能的主要因素………………………………………… 41

3.2.1 輸出功率……………………………………………………… 41

3.2.2 效率…………………………………………………………… 42

3.2.3 瞬時帶寬……………………………………………………… 45

3.2.4 增益…………………………………………………………… 48

3.3 速調(diào)管總體設(shè)計計算………………………………………………… 49

3.3.1 電子注參數(shù)…………………………………………………… 49

3.3.2 電子槍和聚焦磁場參數(shù)……………………………………… 52

3.3.3 電子注群聚參數(shù)和諧振腔參數(shù)……………………………… 54

3.3.4 速調(diào)管群聚段的設(shè)計計算…………………………………… 58

3.3.5 速調(diào)管輸出段的設(shè)計………………………………………… 60

3.3.6 速調(diào)管的冷卻設(shè)計…………………………………………… 61

3.3.7 速調(diào)管環(huán)境適應(yīng)性和可靠性的設(shè)計………………………… 61

3.4 寬帶速調(diào)管的設(shè)計…………………………………………………… 61

3.4.1 電子注和諧振腔參數(shù)的選擇………………………………… 61

3.4.2 寬帶群聚段的設(shè)計…………………………………………… 66

3.4.3 寬帶輸出段的設(shè)計…………………………………………… 68

3.4.4 典型寬帶速調(diào)管實例………………………………………… 68

3.5 高效率速調(diào)管的設(shè)計………………………………………………… 73

3.5.1 速調(diào)管的二次諧波群聚……………………………………… 74

3.5.2 典型高效率速調(diào)管…………………………………………… 80

3.6 多注速調(diào)管的設(shè)計…………………………………………………… 82

3.6.1 影響多注速調(diào)管性能的主要因素…………………………… 83

3.6.2 多注速調(diào)管的設(shè)計考慮……………………………………… 86

3.6.3 多注速調(diào)管的設(shè)計舉例……………………………………… 90

參考文獻…………………………………………………………………… 102

第4 章 陰極和熱子…………………………………………………………… 105

4.1 引言………………………………………………………………… 105

4.2 陰極的發(fā)射和蒸散特性…………………………………………… 106

4.3 氧化物陰極………………………………………………………… 108

4.4 浸漬陰極…………………………………………………………… 111

4.4.1 浸漬陰極的發(fā)展歷史………………………………………… 111

4.4.2 浸漬陰極的技術(shù)水平………………………………………… 113

4.4.3 影響浸漬陰極性能的因素…………………………………… 116

4.5 熱子和熱子組件…………………………………………………… 117

4.6 陰極在大功率速調(diào)管中的應(yīng)用…………………………………… 121

4.6.1 陰極在大功率速調(diào)管中的應(yīng)用情況………………………… 121

4.6.2 陰極發(fā)射不均勻性對電子注特性的影響…………………… 124

4.6.3 陰極使用需要注意的一些問題……………………………… 124

參考文獻…………………………………………………………………… 126

第5 章 電子槍和聚焦系統(tǒng)…………………………………………………… 129

5.1 引言………………………………………………………………… 129

5.2 電子槍的調(diào)制方式………………………………………………… 131

5.3 電子槍的耐壓……………………………………………………… 133

5.3.1 真空中電極間的耐壓………………………………………… 133

5.3.2 電子槍陶瓷絕緣段的耐壓…………………………………… 137

5.3.3 電子槍的打火和損壞………………………………………… 143

5.3.4 電子槍耐壓的計算模擬……………………………………… 145

5.4 電磁聚焦系統(tǒng)……………………………………………………… 146

5.5 均勻永磁聚焦系統(tǒng)………………………………………………… 148

5.5.1 筒形永磁聚焦系統(tǒng)-1 ……………………………………… 148

5.5.2 筒形永磁聚焦系統(tǒng)-2 ……………………………………… 149

5.5.3 修正筒形永磁聚焦系統(tǒng)……………………………………… 150

5.5.4 馬鞍形(yoke)永磁聚焦系統(tǒng)………………………………… 152

5.5.5 永磁材料…………………………………………………… 152

5.6 周期反轉(zhuǎn)永磁聚焦系統(tǒng)…………………………………………… 154

5.7 周期永磁聚焦系統(tǒng)………………………………………………… 156

參考文獻…………………………………………………………………… 161

第6 章 諧振腔………………………………………………………………… 163

6.1 引言………………………………………………………………… 163

6.2 諧振腔的優(yōu)化設(shè)計………………………………………………… 164

6.2.1 諧振腔幾何形狀對特性阻抗的影響………………………… 164

6.2.2 漂移管頭的形狀和尺寸的選擇……………………………… 166

6.2.3 諧振腔特性的計算模擬……………………………………… 168

6.3 諧振腔與外電路的耦合…………………………………………… 169

6.3.1 諧振腔與同軸線的耦合……………………………………… 169

6.3.2 同軸窗的設(shè)計………………………………………………… 172

6.3.3 濾波器加載輸入腔的設(shè)計…………………………………… 173

6.3.4 諧振腔與波導(dǎo)耦合的計算…………………………………… 173

6.3.5 諧振腔與波導(dǎo)的耦合方式…………………………………… 175

6.4 諧振腔特性的測量………………………………………………… 176

6.4.1 諧振頻率和品質(zhì)因子的測量(中間諧振腔) ………………… 176

6.4.2 輸入和輸出諧振腔外觀品質(zhì)因子Qext的測量……………… 177

6.4.3 諧振腔特性阻抗的測量……………………………………… 181

6.5 諧振腔的加載……………………………………………………… 184

6.5.1 諧振腔腔壁涂覆微波衰減材料……………………………… 184

6.5.2 外接同軸負載………………………………………………… 185

6.5.3 外加吸收諧振腔……………………………………………… 186

6.6 諧振腔的調(diào)諧……………………………………………………… 188

6.6.1 電容調(diào)諧…………………………………………………… 189

6.6.2 電感調(diào)諧…………………………………………………… 190

6.6.3 復(fù)合調(diào)諧…………………………………………………… 191

6.6.4 調(diào)諧機構(gòu)對輸出腔外觀品質(zhì)因子Qext的影響……………… 191

6.7 諧振腔的散熱……………………………………………………… 191

6.7.1 輸出腔的高頻損耗…………………………………………… 192

6.7.2 漂移管頭散熱的分析………………………………………… 193

6.7.3 漂移管頭溫度的測量………………………………………… 195

6.8 諧振腔的高頻擊穿………………………………………………… 196

參考文獻…………………………………………………………………… 198

第7 章 輸出電路……………………………………………………………… 200

7.1 引言………………………………………………………………… 200

7.2 濾波器加載寬帶輸出電路………………………………………… 202

7.2.1 濾波器加載寬帶輸出電路的設(shè)計方法……………………… 203

7.2.2 濾波器型寬帶輸出電路間隙阻抗-頻率特性的計算……… 208

7.2.3 濾波器型寬帶輸出電路的設(shè)計舉例………………………… 208

7.3 重疊模雙間隙耦合腔寬帶輸出電路……………………………… 212

7.3.1 設(shè)計方法…………………………………………………… 212

7.3.2 設(shè)計舉例…………………………………………………… 216

7.3.3 濾波器加載重疊模雙間隙耦合腔輸出電路的設(shè)計………… 218

7.4 濾波器加載雙間隙耦合腔寬帶輸出電路………………………… 221

7.4.1 耦合方式…………………………………………………… 221

7.4.2 設(shè)計考慮和設(shè)計步驟………………………………………… 223

7.4.3 設(shè)計舉例-1 ………………………………………………… 225

7.4.4 設(shè)計舉例-2 ………………………………………………… 227

7.5 多模寬帶輸出電路………………………………………………… 229

7.5.1 徑向耦合多腔輸出電路……………………………………… 229

7.5.2 雙頻諧振腔輸出電路………………………………………… 231

7.6 高峰值功率速調(diào)管的輸出電路…………………………………… 233

7.6.1 雙間隙耦合腔輸出電路……………………………………… 233

7.6.2 無耦合雙腔輸出電路………………………………………… 235

7.6.3 行波輸出電路………………………………………………… 236

7.7 輸出電路阻抗-頻率特性測量和調(diào)試…………………………… 237

7.7.1 濾波器加載寬帶輸出電路的間隙阻抗-頻率特性的測量

原理………………………………………………………… 237

7.7.2 雙間隙耦合腔輸出電路的間隙阻抗-頻率特性的測量原理…… 239

7.7.3 寬帶輸出電路阻抗-頻率特性的測量和調(diào)試方法………… 242

7.7.4 采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量寬帶輸出電路的阻抗-頻率特性…… 244

參考文獻…………………………………………………………………… 246

第8 章 輸出窗………………………………………………………………… 249

8.1 引言………………………………………………………………… 249

8.2 輸出窗的設(shè)計計算………………………………………………… 251

8.2.1 盒型輸出窗的設(shè)計計算……………………………………… 251

8.2.2 半波長盒型窗(厚窗)的設(shè)計計算…………………………… 256

8.2.3 矩形波導(dǎo)窗的設(shè)計計算……………………………………… 257

8.3 輸出窗的材料……………………………………………………… 259

8.4 輸出窗損壞和機理分析…………………………………………… 262

8.4.1 窗表面污染引起的輸出窗擊穿……………………………… 264

8.4.2 輸出窗諧振模式引起的輸出窗損壞………………………… 265

8.4.3 輸出窗結(jié)構(gòu)和工藝問題引起的輸出窗損壞………………… 266

8.5 二次電子倍增效應(yīng)及其抑制……………………………………… 267

8.5.1 二次電子倍增效應(yīng)…………………………………………… 267

8.5.2 抑制窗片二次電子倍增的方法……………………………… 269

8.6 輸出窗的功率容量………………………………………………… 272

8.6.1 峰值功率的限制……………………………………………… 272

8.6.2 平均功率和連續(xù)波功率的限制……………………………… 273

8.7 輸出窗的高功率試驗……………………………………………… 274

8.7.1 行波諧振環(huán)的基本原理……………………………………… 274

8.7.2 采用諧振腔法進行輸出窗高功率試驗……………………… 277

8.7.3 輸出窗高功率試驗實例……………………………………… 279

8.8 提高輸出窗功率容量的方法和新型輸出窗……………………… 281

8.8.1 長盒型窗…………………………………………………… 281

8.8.2 TE01模行波輸出窗…………………………………………… 283

8.8.3 TE11模喇叭形輸出窗………………………………………… 284

8.8.4 TWC(Traveling Wave in Ceramic)型窗……………………… 285

8.8.5 圓極化波盒型窗……………………………………………… 286

8.8.6 復(fù)合模行波窗………………………………………………… 287

8.8.7 TM01模輸出窗………………………………………………… 288

參考文獻…………………………………………………………………… 290

第9 章 收集極和冷卻系統(tǒng)…………………………………………………… 294

9.1 引言………………………………………………………………… 294

9.2 計算流體與發(fā)熱面間熱交換的基本公式………………………… 296

9.3 風冷收集極的設(shè)計………………………………………………… 300

9.4 水冷收集極的設(shè)計………………………………………………… 304

9.5 蒸發(fā)冷卻收集極的設(shè)計…………………………………………… 311

9.5.1 蒸發(fā)冷卻的基本原理………………………………………… 311

9.5.2 蒸發(fā)冷卻收集極的設(shè)計計算………………………………… 313

9.5.3 速調(diào)管蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)………………………………………… 316

9.6 速調(diào)管冷卻系統(tǒng)…………………………………………………… 317

9.6.1 冷卻液和水凈化系統(tǒng)………………………………………… 317

9.6.2 速調(diào)管冷卻表面和冷卻回路的腐蝕和污垢………………… 318

9.7 降壓收集極………………………………………………………… 319

9.8 收集極絕緣陶瓷的微波泄漏……………………………………… 323

9.9 收集極冷卻結(jié)構(gòu)的計算模擬……………………………………… 324

參考文獻…………………………………………………………………… 326

第10 章 速調(diào)管的結(jié)構(gòu)和工藝……………………………………………… 328

10.1 引言………………………………………………………………… 328

10.2 電子槍結(jié)構(gòu)和制備工藝…………………………………………… 329

10.3 高頻互作用電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝………………………… 332

10.4 諧振腔和調(diào)諧機構(gòu)的結(jié)構(gòu)………………………………………… 335

10.4.1 調(diào)諧機構(gòu)的結(jié)構(gòu)…………………………………………… 336

10.4.2 信道調(diào)諧機構(gòu)……………………………………………… 338

10.4.3 速調(diào)管的調(diào)諧步驟………………………………………… 339

10.5 輸出窗的結(jié)構(gòu)和制備工藝………………………………………… 340

10.6 鈦泵和吸氣劑……………………………………………………… 343

10.6.1 鈦泵………………………………………………………… 343

10.6.2 吸氣劑……………………………………………………… 346

10.7 微波衰減材料和涂覆工藝………………………………………… 347

10.8 速調(diào)管材料及其特性……………………………………………… 348

10.8.1 常用金屬材料及其物理特性……………………………… 349

10.8.2 焊接材料…………………………………………………… 352

10.9 速調(diào)管烘烤和排氣工藝…………………………………………… 354

10.10 速調(diào)管的加工和制備工藝……………………………………… 358

10.10.1 速調(diào)管零件的設(shè)計和加工………………………………… 358

10.10.2 速調(diào)管部件的裝配和焊接工藝…………………………… 361

10.10.3 陰極和熱子的制備工藝…………………………………… 363

10.10.4 速調(diào)管總裝配和烘烤排氣工藝…………………………… 365

10.10.5 純鐵的防腐工藝…………………………………………… 366

10.11 真空衛(wèi)生………………………………………………………… 366

參考文獻…………………………………………………………………… 368

第11 章 速調(diào)管的測試、老練和使用………………………………………… 370

11.1 速調(diào)管測試系統(tǒng)…………………………………………………… 370

11.2 電源和調(diào)制器……………………………………………………… 371

11.2.1 線性調(diào)制器………………………………………………… 371

11.2.2 剛管脈沖調(diào)制器…………………………………………… 373

11.2.3 浮動板脈沖調(diào)制器和調(diào)制陽極脈沖調(diào)制器………………… 374

11.2.4 固態(tài)開關(guān)調(diào)制器…………………………………………… 376

11.2.5 高壓直流電源……………………………………………… 377

11.3 速調(diào)管直流特性的測試…………………………………………… 378

11.3.1 低壓發(fā)射特性的測量……………………………………… 378

11.3.2 冷高壓老練………………………………………………… 379

11.3.3 熱高壓老練和直流特性的測試…………………………… 380

11.3.4 多注速調(diào)管高壓老練和直流特性的測試…………………… 382

11.4 速調(diào)管高頻特性的測試…………………………………………… 384

11.4.1 輸出功率、效率和增益特性的測試………………………… 384

11.4.2 相位噪聲的測量…………………………………………… 387

11.4.3 相位靈敏度的測試………………………………………… 388

11.4.4 微波包絡(luò)和輸出頻譜特性的測量………………………… 390

11.5 微波大功率測量和大功率負載…………………………………… 391

11.6 負載失配對速調(diào)管性能的影響…………………………………… 395

11.6.1 負載失配對輸出電路間隙阻抗的影響……………………… 397

11.6.2 負載失配對速調(diào)管效率的影響…………………………… 398

11.7 速調(diào)管的使用……………………………………………………… 400

11.7.1 速調(diào)管的安裝和連接……………………………………… 401

11.7.2 速調(diào)管工作參數(shù)和工作狀態(tài)的設(shè)定……………………… 402

11.7.3 速調(diào)管的保護和加電程序………………………………… 403

11.7.4 速調(diào)管的工作環(huán)境和貯存條件…………………………… 405

11.7.5 典型速調(diào)管的說明書……………………………………… 405

11.8 X 射線輻射和微波泄漏的防護…………………………………… 409

11.8.1 X 射線輻射的防護………………………………………… 409

11.8.2 微波泄漏的防護…………………………………………… 411

參考文獻…………………………………………………………………… 412

第12 章 速調(diào)管的振蕩和不穩(wěn)定性………………………………………… 414

12.1 引言………………………………………………………………… 414

12.2 電子槍區(qū)的二極管振蕩…………………………………………… 415

12.2.1 主要實驗現(xiàn)象……………………………………………… 415

12.2.2 振蕩的機理分析…………………………………………… 417

12.2.3 實驗現(xiàn)象的分析…………………………………………… 419

12.2.4 二極管振蕩的計算機模擬………………………………… 420

12.2.5 二極管振蕩的抑制方法…………………………………… 421

12.3 寬帶速調(diào)管中的諧振腔高次模振蕩……………………………… 422

12.3.1 主要物理現(xiàn)象……………………………………………… 422

12.3.2 振蕩原因的分析…………………………………………… 424

12.3.3 消除振蕩的途徑…………………………………………… 425

12.3.4 高次模式振蕩對速調(diào)管輸出頻譜特性的影響……………… 426

12.4 雙間隙耦合腔寬帶輸出電路的振蕩……………………………… 427

12.4.1 π 模雙間隙耦合腔的振蕩問題…………………………… 427

12.4.2 2π 模雙間隙耦合腔中的振蕩和雜譜……………………… 428

12.4.3 抑制振蕩和降低雜譜電平的方法………………………… 430

12.5 漂移管振蕩和相鄰諧振腔耦合引起的振蕩……………………… 435

12.5.1 漂移管振蕩………………………………………………… 436

12.5.2 相鄰諧振腔耦合引起的振蕩……………………………… 437

12.6 二次電子和反射電子引起的雜譜和振蕩………………………… 438

12.6.1 多注速調(diào)管中的雜譜……………………………………… 438

12.6.2 收集極電子返流引起的振蕩……………………………… 441

12.7 速調(diào)管的離子噪聲和不穩(wěn)定性…………………………………… 443

參考文獻…………………………………………………………………… 444

第13 章 速調(diào)管的可靠性和壽命…………………………………………… 446

13.1 速調(diào)管故障類型…………………………………………………… 446

13.2 速調(diào)管可靠性和壽命的評估……………………………………… 447

13.3 速調(diào)管的故障模式和壽命………………………………………… 449

13.4 速調(diào)管故障模式分析……………………………………………… 455

13.5 速調(diào)管可靠性設(shè)計和試驗………………………………………… 459

13.5.1 速調(diào)管穩(wěn)定性……………………………………………… 459

13.5.2 環(huán)境適應(yīng)性的設(shè)計………………………………………… 460

13.5.3 可靠性試驗………………………………………………… 461

13.6 速調(diào)管的貯存故障………………………………………………… 463

13.6.1 故障的描述………………………………………………… 463

13.6.2 故障的分析和解決方法…………………………………… 464

參考文獻…………………………………………………………………… 465

第14 章 典型速調(diào)管………………………………………………………… 467

14.1 高峰值功率速調(diào)管………………………………………………… 467

14.2 連續(xù)波和高平均功率速調(diào)管……………………………………… 469

14.3 雷達用大功率速調(diào)管……………………………………………… 471

14.4 多注速調(diào)管………………………………………………………… 474

14.5 通信廣播用連續(xù)波速調(diào)管………………………………………… 476

14.6 電視廣播用速調(diào)管………………………………………………… 477

14.7 感應(yīng)輸出管………………………………………………………… 478

參考文獻…………………………………………………………………… 479

作 者:丁耀根 著

出 版 社:國防工業(yè)出版社

出版時間:2010-12-1

頁 數(shù):480

字 數(shù):571000

印刷時間:2010-12-1

開 本:16開

定 價:￥98.00

丁耀根，男，江蘇武進人，1942年5月生，1965年7月畢業(yè)于南京大學(xué)物理系無線電電子學(xué)專業(yè)，同年進入中國科學(xué)院電子學(xué)研究所工作，現(xiàn)為該所研究員、博士研究生導(dǎo)師，大功率微波器件中心總工程師，國際電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)高級會員。

按照電子行進的軌跡，速調(diào)管分為直射速調(diào)管和反射速調(diào)管兩類，通常將直射速調(diào)管簡稱為速調(diào)管。

直射速調(diào)管在結(jié)構(gòu)上包括以下幾部分:電子槍、諧振腔、調(diào)揩系統(tǒng)、各腔之間的漂移管、能量耦合器、收集極和聚焦系統(tǒng)。具有兩個諧振腔的速調(diào)管稱為雙腔速調(diào)管;具有兩個以上諧振腔者稱為多腔速調(diào)管。

雙腔速調(diào)管僅有兩個諧振腔，即輸入腔和輸出腔。由電子槍產(chǎn)生的電子注首先到達輸入腔隙縫。輸入的微波信號經(jīng)能量耦合器送進輸入腔，在諧振腔隙縫外形成微波信號電壓。在這里，電子注受到微波場的速度調(diào)制，然后進入無場漂移管。在漂移過程中電子發(fā)生群聚，在電子注內(nèi)形成密度調(diào)制。密度調(diào)制的電子注與輸出腔隙縫的微波場進行能量交換，電子把能量交給微波場，完成放大或振蕩的功能。

微波功率經(jīng)能量耦合器送至負載。

雙腔速調(diào)管增益僅為10分貝左右。為了提高增益，可以在輸入腔與輸出腔之間設(shè)置一個或多個中間腔，構(gòu)成級聯(lián)放大器。這種速調(diào)管稱為多腔速調(diào)管)。引入中間腔還可以提高效率;若使各腔頻率略有差異，還可展寬頻帶。多腔速調(diào)管的特點是增益高、效率高、穩(wěn)定性好、輸出功率大，缺點是頻帶窄。多腔速調(diào)管的穩(wěn)定增益可達80分貝，效率最高可達75%，脈沖功率可達60兆瓦，連續(xù)波功率可達1兆瓦。頻帶一般僅有1%~2%，個別大功率脈沖速調(diào)管可達10%~12%。

電子群聚 電子從陰極發(fā)射出現(xiàn)以后受到高電壓的加速，到達輸入腔隙疑時所有電子的速度是一致的。待放大的微波信號進入輸入腔，在隙縫上建立起微波信號電壓。隙縫上的電壓隨時間呈正弦變化。在不同時刻到達隙縫的電子，受到不同的瞬時電壓的作用。

電子槍 速調(diào)管常用的電子槍有陰控槍、陽控槍、柵控槍、無截獲柵控電子槍和磁控注入式空心注電子槍(見行波管、強流電子光學(xué))。

諧振腔 常用的諧振腔有兩種:雙重入式圓柱形諧振腔和雙重入式角柱形諧振腔。圓柱腔用於固定頻率或調(diào)諧范圍小的速調(diào)管，利用電容片調(diào)諧。諧振腔可以裝在管外(外腔式速調(diào)管)或管內(nèi)(內(nèi)腔式速調(diào)管)。工作波長較長和頻帶較寬的速調(diào)管可做成外腔式。

輸入腔或輸出腔通過能量耦合器與管外微波系統(tǒng)相接。簡單輸出腔的頻帶很窄，為展寬輸出電路的頻帶可采用濾波器型輸出電路和分布互作用電路(分布互作用速調(diào)管)或慢波電路輸出段(行波速調(diào)管)。

聚焦系統(tǒng) 速調(diào)管常用聚焦方法有均勻永磁聚焦、周期永磁聚焦、均勻電磁聚焦和靜電聚焦。

收集極 電子打在收集極上時，剩余動能轉(zhuǎn)化為熱能。為導(dǎo)走熱量，大、中功率速調(diào)管收集極需要采用液冷、風冷或蒸發(fā)冷卻。

直射速調(diào)管的應(yīng)用 連續(xù)波放大速調(diào)管應(yīng)用於對流層散射通信、微波接力通信、衛(wèi)星通信地面站、電視發(fā)射機、機載與地面雷達、微波工業(yè)加熱及將能量變成微波形式進行傳輸?，F(xiàn)代連續(xù)波放大速調(diào)管工作頻率分布在220兆赫至36吉赫范圍內(nèi)，輸出功率從幾百瓦至1兆瓦。

脈沖放大速調(diào)管應(yīng)用於雷達、帶電粒子加速器?，F(xiàn)代脈沖放大速調(diào)管工作頻率分布在 220兆赫至18吉赫范圍內(nèi)，脈沖功率從1千瓦至60兆瓦。

在直射速調(diào)管中，將一部分輸出功率反饋至輸入腔可構(gòu)成振蕩器，用於參量放大器、導(dǎo)航臺等。雙腔速調(diào)管可用於倍頻。

用來產(chǎn)生微波振蕩的單腔速調(diào)管。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，體積小，重量輕，電壓低，可機械調(diào)諧和電子調(diào)諧，參數(shù)隨環(huán)境溫度變化小，抗輻射能力強。反射速調(diào)管輸出功率為10毫瓦至2.5瓦，工作頻率在800兆赫至220吉赫之間，機械調(diào)諧范圍為1%~15%(毫米波管達40%)，電子調(diào)諧范圍為0.1%~1.0%。效率為20%~30%。反射速調(diào)管在結(jié)構(gòu)上包括陰極、諧振腔、反射極 和能量耦合器等部分。

電子從陰極發(fā)射出來，受到加速后穿過諧振腔隙縫。在隙縫外受到微波電場的速度調(diào)制，然后進入諧振腔與反射極之間的減速場(反射極電位負於陰極)。在減速場作用下，所有電子都將被反射回來。受到速度調(diào)制的電子注，在減速場內(nèi)返轉(zhuǎn)運動過程中形成密度調(diào)制。當電子注再次穿過隙縫時，群聚的電子把能量交給腔體微波場以維持振蕩。振蕩功率經(jīng)能量耦合器送至負載。電子被腔壁或其他金屬零件收集。

反射速調(diào)管廣泛用於小功率信號源、振蕩器和各種微波設(shè)備，但因半導(dǎo)體器件的競爭，產(chǎn)量有降低的趨勢。盡管如此，在80年代初它仍是微波電子管中生產(chǎn)數(shù)量最大的一種管型。

1937年，美國物理學(xué)家瓦里安，R.H.和S.F.瓦里安制出雙腔速調(diào)管振蕩器。反射速調(diào)管則是1940年由蘇聯(lián)工程師捷瓦科、丹尼爾捷維、布斯庫諾維和柯瓦連科分別研制成功的。

在速調(diào)管中，輸入腔隙縫的信號電場對電子進行速度調(diào)制，經(jīng)過漂移后在電子注內(nèi)形成密度調(diào)制;密度調(diào)制的電子注與輸出腔隙縫的微波場進行能量變換，電子把動能交給微波場，完成放大或振蕩的功能。