多腔速調管

眾所周知，雙腔速調管中羣聚電流的基波分量最大為1.16I0，理論上能達到的最大效率為58%，而其增益一般不超過20dB。為了改善速調管的性能，提高增益和效率，人們便採用了多腔速調管，每增加一個腔體，增益就可以提高15dB~20dB，因此，四腔速調管的小信號增益可達60dB左右，六腔速調管可達90dB左右。

多腔速調管是在雙腔速調管的輸入腔和輸出腔之間增加若干中間腔構成的，中間腔既無輸入信號，也不接任何負載，即無輸出，圖1-1給出了一個五腔速調管的結構示意圖（圖中沒有畫出聚焦系統）。

當電子槍發射的均勻電子注穿過輸入腔高頻間隙時，輸入信號在輸入間隙上產生的高頻電壓對電子注進行第一次速度調製，並在第一段漂移管形成初步的密度調製，產生羣聚；當羣聚的電子注穿過第二腔的高頻間隙時，將在第二腔中感應起電流並在間隙上建立起高頻電壓，由於第二腔不接負載，Q值很高，因而激勵起的高頻電壓可以比輸入腔強很多，使電壓反過來又對電子注進行第二次速度調製，而且這次調製顯然會比第一次調製強很多，該電子注在第二段漂移管中運動時，又會產生比第一次密度調製強烈得多的密度調製，使電子羣聚得更好；當該電子注穿過第三腔的高頻間隙時，在腔內就會激勵起更強的高頻場，在間隙上建立起更高的高頻電壓，第三腔間隙上的高頻電壓又反過來對電子進行更強烈的調製，並在第三段漂移空間形成更好的羣聚……如此重複進行下去，電子注羣聚程度就會越來越高，最終在輸出腔輸出很高的信號電壓，獲得很高的增益 ^[1]  。

如果多腔速調管各個諧振腔都精確調諧在信號頻率上，雖然在相當程度上可以改善電子注羣聚狀態，增加輸出功率，但這並不能達到最佳羣聚狀態，因為在每一段漂移管中形成羣聚時，羣聚中心會有一定改變，導致羣聚狀態不能有效積累。所以為了進一步改善羣聚狀態，提高速調管放大器的效率和輸出功率，速調管的末前腔（輸出腔前一個諧振腔）應該調諧到比信號頻率略高的頻率上，稱為偏諧。速調管根據這一原則來進行各諧振腔調諧以提高效率，稱為高效率調諧。在高效率調諧時，多腔速調管中除末前腔向高頻偏諧外，其餘各腔還是都調諧到信號頻率上。

如果多腔速調管的各個諧振腔，包括末前腔都調諧到信號頻率上，則可以獲得最高的整管增益，這種調諧稱為同步調諧。

同步調諧和高效率調諧雖然可以分別獲得高增益和高效率，但這是速調管的頻帶都很窄。為了獲得較寬的頻帶，同時又不致使效率明顯降低，可以將輸出腔前各腔體的諧振頻率錯開，分別調到不同的頻率上，這樣就可以使多腔速調管得到較寬且較平坦的增益頻率特性，這種調諧方式稱為參數調諧，也稱為寬帶調諧。但是，速調管在參差調諧展寬頻帶的同時，也會帶來增益和效率的一定降低 ^[1]  。

速調管的機械調諧主要應用在外腔式結構。在低頻段，比如P波段，諧振腔尺寸很大。這時往往採用外腔結構更方便，諧振腔是指在速調管制造完成後，再與管子上由高頻間隙引伸出來的膜片連接的，它可以反覆使用，且由於這時腔腔體在管外大氣中，所以可以很方便地用調節腔體短路活塞位置的方法在很寬的頻率範圍內調諧。

對於非外腔式結構的速調管，進行機械調諧可以採用腔內插入電容膜片或電感膜片並改變其插入深度的方法來進行，但由於這時腔體處於高真空狀態，這種調節並不方便，所以極少採用。