行波管是宽带微波设备，它没有像速调管这样的腔谐振器。通过电子束与射频(RF)场之间的长时间相互作用来完成放大。

行波管的构造

行波管是一种圆柱形结构，其中包含来自阴极管的电子枪。它具有阳极板，螺旋线和收集器。 RF输入被发送到螺旋线的一端，而输出则从螺旋线的另一端引出。

电子枪以光速聚焦电子束。磁场引导光束聚焦，而不会发生散射。 RF场也以被螺旋延迟的光速传播。螺旋充当慢波结构。施加的射频场以螺旋线传播，在螺旋线的中心产生电场。

由于施加的RF信号而产生的电场以光速乘以螺旋螺距与螺旋周长之比传播。穿过螺旋线的电子束速度将能量感应给螺旋线上的RF波。

下图说明了行波管的结构特征。

因此，在TWT的输出处获得放大的输出。轴向相速度$ V_p $表示为

$$ V_p = V_c \ left({Pitch} / {2 \ pi r} \ right)$$

其中， r是螺旋半径。由于螺旋线在$ V_p $相速度中提供的变化最小，因此对于TWT，它比其他慢波结构更可取。在TWT中，电子枪将阳极板之间间隙中的电子束聚焦到螺旋线，然后在收集器处将其收集起来。下图说明了行波管中的电极布置。

行波管的操作

阳极板处于零电位时，这意味着当轴向电场处于节点时，电子束速度保持不变。当轴向电场上的波处于正波腹时，来自电子束的电子沿相反方向移动。该电子被加速，试图赶上后来的电子，后者遇到RF轴向场的节点。

在RF轴向场处于负波腹的位置，较早提及的电子会由于负场效应而试图超越。电子接收调制速度。作为累积结果，在螺旋线中感应出第二个波。输出变得大于输入，并导致放大。

行波管的应用

行波管有许多应用。

• TWT在微波接收器中用作低噪声RF放大器。

• TWT还用于宽带通信链路和同轴电缆中，作为中继放大器或中间放大器来放大低信号。

• TWT具有较长的灯管寿命，因此它们被用作通信卫星中的功率输出管。

• 由于大功率和大带宽，连续波高功率TWT在Troposcatter链路中使用，以分散到较大的距离。

• TWT用于高功率脉冲雷达和地面雷达。