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对基于短电子束脉冲超辐射机理的X波段相对论返波管进行了优化设计和粒子模拟,结果表明:在超辐射机理作用下,该器件能实现高峰值功率和高功率转换效率的微波辐射。在小型Tesla脉冲源基础上设计了阻抗变换段、二极管、磁场系统等装置,建立了一套小型窄脉冲电子加速器,以此为实验平台在低磁场条件下进行了器件的初步实验研究。在磁场0.73T、束压约380kV、束流约4.5kA、脉宽3.1ns条件下,实验获得的微波脉冲峰值功率约360MW,脉宽1.10ns,上升沿800ps,频率9.15GHz,功率转换效率为21%。