大功率微波源在空间电子束系统中的作用和地位

电子直线加速器是当前空间电子束系统中电子加速装置的重要选择之一，而微波源是电子直线加速器中必不可少且极为重要的一个部分。在直线加速器中，微波源是加速结构设计、束流优化以及加速器总体性能的基础，其参数、性能对加速器的影响相当显著，主要体现在以下两个方面。

1.微波频率

对于电子直线加速器而言，最核心的过程是微波与电子束在加速腔中的相互作用，即能量交换过程。微波频率一般情况就是加速器的工作频率，因此可以说，它是耦合腔、加速结构等关键部件尺寸的决定性因素。在加速器的工作频率确定之后，想要得到高品质束流，微波频率必须具备很好的稳定性。

另外，由于微波频率直接决定加速结构的大小，更高的微波频率对应着更小的加速结构，一般而言，微波频率提升1 倍，加速系统的体积重量等参数可以下降数倍之多。这一特性对空间粒子束系统的小型化是极为有利的。

但随着频率的提升，结构加工误差对应频漂变大，因此加工要求更高；在束流品质等方面高阶尾势等影响也更为显著。由于加速器窄带特性，微波频率的漂移会影响束流质量，严重的还会引起微波反射急剧增加，导致局部打火等现象。(www.xing528.com)

2.微波功率

在加速器功率容量范围内，尽可能地提高微波功率，可以提升加速梯度，从而在很大程度上降低加速器的重量、体积，这对空间电子束系统意义重大。同时，微波功率的提高也有利于提高束流品质。但需要注意的是，微波功率提升时要注意微波击穿的问题。

总体而言，在加速器微波结构设计合理的前提下，微波功率及频率稳定性是影响加速器性能及可靠性的关键参数，同时，也是天基电子束系统小型化、高性能的重要指标。同时，与所有天基定向能系统中能源系统质量体积太大的问题类似，微波源作为能源系统在天基电子束系统中占据了50% 以上的体积和质量，它的小型化直接制约了电子束系统的工程化应用。因此，要推进电子束系统的空间应用必须解决大功率微波源系统的小型化问题，需选用高能量密度、高功率密度的初级源系统，设计简单、紧凑的脉冲调制器，研制高峰值功率、小型化的微波管。