中文摘要：

高功率微波在国防和民用领域均具有广泛的应用前景。速调型相对论返波管（RBWO）是我们提出的一种新型器件，它结合了切伦柯夫辐射和渡越辐射两种机制的优点，在粒子模拟和实验中均获得了高功率高效率的微波输出。为进一步提高其功率，一个重要的发展方向就是进行功率合成。实现速调型RBWO功率合成的关键在于相位控制。本项目提出了一种外加注入信号的速调型RBWO，通过在谐振反射器前单独加入一个注入腔引入外加信号，对电子束进行预调制，进而控制输出微波的相位。本项目将建立线性和非线性理论模型，进行数值计算，结合粒子模拟，研究慢波结构的高频特性，计算器件的起振电流，阐明束波相互作用过程，探索外加注入信号对输出微波信号的相位控制机理；开展原理性实验研究，利用外加注入信号，实现对速调型RBWO输出微波信号相位的控制。本项目将为大规模功率合成提供重要的技术支撑，对高功率微波技术发展意义重大，对其应用起到重要的推动作用。

结论摘要：

高功率微波在国防和民用领域均具有广泛的应用前景。速调型相对论返波管（RBWO）是我们提出的一种新型器件，它结合了切伦柯夫辐射和渡越辐射两种机制的优点，在粒子模拟和实验中均获得了高功率高效率的微波输出。为进一步提高其功率，一个重要的发展方向就是进行功率合成。实现速调型RBWO功率合成的关键在于相位控制。本项目提出了一种外加注入信号的速调型RBWO，通过在谐振反射器前单独加入一个注入腔引入外加信号，对电子束进行预调制，进而控制输出微波的相位。建立了线性和非线性理论模型，进行了数值计算，结合粒子模拟，研究了慢波结构的高频特性，计算了器件的起振电流，阐明了束波相互作用机理和外加注入信号对输出微波信号的相位控制机理。除此之外，本项目还提出了一种带双预调制腔的速调型RBWO，将器件效率从48%提高到70%，所需注入功率从10 MW降低到100 kW；提出一种带分布式能量提取的速调型RBWO，将器件功率容量提高到原来的3倍；提出一种X波段过模相对论速调管和一种可锁频速调型相对论切伦科夫发生器，当注入功率从100 kW增加至2 MW时，频率控制范围从20 MHz增加至125 MHz。实验中，利用92 kW的外加注入信号，实现了对2.4 GW输出微波的相位控制，多个脉冲微波在20 ns范围内相对相位差为±12°。在此基础上，开展了两支锁相RBWO的通道合成研究，在注入功率为280 kW时，两支RBWO输出功率为2.2 GW和1.8 GW，双RBWO输出微波之间相位抖动小于±5°，合成效率达94%。在本项目支持下，发表了14篇SCI论文，3篇EI论文，包括四篇APL，三篇JAP，五篇POP，两篇TED，申请了7项发明专利，其中4项已获授权。本项目将为大规模功率合成提供重要的技术支撑，对高功率微波技术发展意义重大，对其应用起到重要的推动作用。