1.3 行波管面临挑战和应对挑战

行波管是微波管中非常重要的一类管型。微波管的工作频率范围，已从300 MHz ～300 GHz（波长1 m～1 mm）扩展到3000 GHz（对应波长0.1mm，属太赫兹范畴）。高功率可达若干兆瓦量级。

有关微波管的研究在早期是物理学的核心内容之一，后来成为重要的分支学科。20世纪60年代，激光、微波半导体以及相关的集成电路出现并迅速得到发展。在激烈竞争中，20世纪70年代中期以后微波管的发展曾经一度陷入低谷。2000 年开始，每年召开一次国际真空电子学会议（IVEC），微波管的颓势才得到扭转。

2004 年，美国 CPI 的专家再次给出了美国海军实验室提供的微波管功率−频率前沿与固态微波器件的对比图[9]，如图1.6所示。

各类真空微波管的英文与中文名称对照如下：

Klystron——（多腔）速调管（放大器）；

Gridded Tube——（静电控制）栅控微波电子管（含后来发展的速调四极管IOT和双端四极管）；

CFA——正交场放大管；

Gyrotron——回旋管；

PPM Focused Helix TWT——周期永磁聚焦螺旋线行波管；

Solenoid Focused CC-TWT——线包聚焦耦合腔行波管；

BWO——O型返波管振荡器；

FEL——自由电子激光器。

关于微波半导体器件，英文与中文名称对照如下：

SIT——静电感应晶体管；

BJT——双极结型晶体管；

FET——场效应晶体管；

IMPATT——崩越管，1为Fujitsu公司的砷化镓金属−半导体场效应晶体管，2为Cree公司的碳化硅金属−半导体场效应晶体管，3为Toshiba公司的砷化镓金属−半导体场效应晶体管，4为Raytheon公司的砷化镓赝配生长高电子迁移率晶体管，5为TRW公司的砷化镓赝配生长高电子迁移率晶体管。

图1.6显示，高频率、高功率的领域仍然是各类微波管的天下。的确，从原理上讲，许多微波管（如行波管、速调管、回旋管）的互作用区域（电子注和微波系统）与散热区域（收集极）是各自独立的，因而功率可以达到很高水平。而固态器件（半导体器件）的互作用与散热同在一个小体积中，其单管功率很难与微波管匹敌。

在 2004 年仍然能够得出图1.6所示的对比形势，从事微波管研究的有关部门和科研人员的感觉还是比较乐观的。

但是看待图1.6，一定要有清醒的头脑。这只是单管功率的对比。

有关微波固态器件功率合成技术的发展十分迅速，合成技术克服了微波固态器件单管功率小的问题。