大功率速调管作为DSF1高功放的末级功率放大器，具有高功率、高增益、高效率、高稳定性和长寿命等优点，是微波真空器件中脉冲功率和平均功率最高的器件，已广泛应用于各种民用和军用微波电子系统。通过采用机械调谐、参差调谐、滤波器加载输出电路、分布作用输出电路和行波输出电路，特别是通过多电子注技术等技术手段展宽频带，使速调管成为一种高功率、宽频带的微波真空器件，并在宽带雷达系统、电子对抗和通信系统等领域获也获得了广泛的应用。
大功率速调管组成与工作原理：大功率速调管采用全金属陶瓷结构，由电子枪、聚焦系统、高频互作用段、高频输入输出系统、收集极等部分组成，通过真空烘烤排气密封而成。速调管是基于速度和密度调制原理将电子注动能转换成微波能量的微波真空电子器件，图3-47为速调管的工作原理图，图3-48为S频段连续波速调管的结构，X频段连续波速调管的结构与其相似。
图3-47 速调管结构示意图
在速调管中，主要的物理过程包括：电子注的产生、形成和聚焦，电子注与高频互作用系统的相互作用，电子注能量的耗散和冷却。
速调管工作原理为：从阴极发射的电子经电子枪的作用形成具有一定动能的电子注，将电源的能量转换成电子注的动能；电子注通过输入谐振腔时，在输入腔高频电场的作用下，其速度受到调制。速度调制的电子注通过一段无场漂移管后，产生密度调制，形成电子群聚；已群聚的电子注包含由工作频率的基波和高次谐波电流分量，群聚电子注穿过第二个谐振腔时，在谐振腔内感应起相应于基波的高频电流，并在谐振腔间隙上建立起更强的高频电场，该高频电场使电子注受到更强的速度调制，并在第二个漂移管内进一步产生密度调制。电子注经过多个谐振腔和漂移管，在此过程中经历了速度调制、群聚、激励谐振腔、再调制、再群聚的反复物理过程，到达输出谐振腔入口的电子注已达到了很好的群聚，其中包含了很强的基波电流分量。群聚电子注通过输出腔时，受到间隙高频电场的减速作用，将电子注的动能转换成高频能量，通过耦合口，由输出波导送到负载或天线上去，从而实现高频信号的放大作用。电子注的一部分能量转换成高频能量，而剩余的能量则在电子轰击收集极时转化成热能。
图3-48 S频段连续波速调管外形与结构
电子枪和聚焦系统
电子枪是速调管最关键的部件之一，由阴极、阳极、聚焦极、阳极筒组件、高压绝缘陶瓷组件、阴极支撑筒组件、热子和热子引线组件等组成。电子枪有3部分功能：
- 产生电子，由阴极、热子和热子引线组件完成，通过加热热子使阴极达到满足热发射要求的温度；
- 电子注成形，由阴极、聚焦极和阳极完成，通过设计各电极的形状、相对位置和电极的电位，形成具有一定电子注功率、导流系数和注半径的电子注；
- 高电压支撑结构，由阳极筒组件、高压绝缘陶瓷组件和阴极支撑筒组件等部分组成，使高电压能够加在阳极与聚焦极和阴极之间。
聚焦系统通常由磁屏（极靴）、线包（永磁铁）和支撑冷却结构组成。其主要功能是实现电子注成形、电子注形状的保持、电子注的传输和发散，对获得高性能电子注有决定性影响。由于速调管的互作用区长，对于低频段速调管，通常采用电磁线包聚焦方式，对于高频段速调管可采用永磁聚焦方式。
高频互作用段和高频输入输出系统
高频互作用段由输入谐振腔、中间谐振腔和漂移段、输出腔等部分组成。谐振腔的特性对速调管功率、效率、增益和带宽等性能具有决定性影响。
电子注通过输入谐振腔的间隙时，在高频周期的正半周通过谐振腔间隙的电子被加速，负半周通过谐振腔间隙的电子被减速，产生速度调制。速度调制的电子注通过一定长度的漂移段后产生密度调制，即快电子逐步赶上慢电子，使电子注中电子分布疏密不均，电子发生了群聚。密度调制电子注中包含由输入高频电场的基波和谐波分量，当它通过第二个谐振腔间隙时，将在谐振腔内激励起高频感应电流，并在谐振腔间隙上建立起比输入谐振腔更高的高频电场。该高频电场反过来对电子注产生更大的速度调制，从而在第二个漂移管内产生更强的密度调制。电子注通过多个中间谐振腔和漂移段时，重复上述速度调制和密度调制过程，到达输出腔入口时，形成高度群聚的电子注。进入输出腔的群聚电子注中包含有很高的基波电流分量，当其通过输出腔间隙时，建立起很高的高频电场，并将其部分动能转换成高频能量，实现高频信号的放大。
高频输入和输出系统是速调管重要组成部分，是速调管建立内部和外部联系的桥梁和纽带。输入微波信号通过高频输入系统（微波传输线和输入窗）激励输入腔，在输入腔间隙建立高频电场。在输出腔产生的大功率微波通过高频输出系统（输出波导和输出窗）馈入输出馈线系统（负载或天线）。
收集极
收集极由收集极体、冷却结构和绝缘陶瓷段组成。收集极体接收电子，并通过冷却结构将电子动能转换成热能，热能通过冷却结构由冷却媒质（空气和冷却液）带走，绝缘陶瓷将收集极与速调管的管体隔开，使速调管在测试和工作期间可以测量电子注在管体的截获。在静态条件下（速调管无微波功率输出），收集极耗散电子注的全部能量；在动态条件下（速调管输出微波功率），电子注的一部分能量转换成微波能量，收集极耗散电子注的剩余能量。
