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在多路注入锁频大功率连续波磁控管的相干功率合成实验中,输出特性分析有利于提升合成效率.搭建了一款S波段20 kW连续波磁控管注入实验系统,该系统包含幅频可调的微波源和移相器,由磁控管信号发生系统、注入锁定系统以及相位差检测系统3个小系统组成.利用外部注入信号,分别对磁控管输出信号的相位稳定度、频谱和相位噪声进行实验分析,实现了对实际磁控管在外部注入前后的特性分析.其中,相位差波动最小不足4°,最大17°,锁频带宽在2.9～13 MHz之间变化,在偏移频率1 MHz内对相位噪声抑制超过40 dB;并对注入锁频信号与输出信号之间的关系进行了总结,为多路大功率磁控管的功率合成提供理论依据.