Цель настоящей работы — построение нелинейной теории гибрида лампы бегущей волны и усилителя с комплексной диэлектрической проницаемостью.

Методы. Рассматривается следующая модель: ионноскомпенсированный одномерный электронный поток пронизывает входную секцию (лампа бегущей волны), затем влетает в среду с комплексной диэлектрической проницаемостью, а далее попадает в выходную секцию (лампа бегущей волны). Построена линейная теория указанного гибрида, и проведено сравнение её результатов с результатами хорошо известной линейной теории лампы бегущей волны. Построена нелинейная теория указанного гибрида модифицированным волновым методом и проведено сравнение результатов с нелинейной теорией лампы бегущей волны, полученной классическим волновым методом Овчарова–Солнцева. Кроме того, для проверки пределов применимости полученных результатов была построена стационарная нелинейная теория гибрида, полученная с помощью метода крупных частиц. Результаты этой теории были также сравнены со стационарной нелинейной теорией лампы бегущей волны, построенной с помощью метода крупных частиц.

Результаты и заключение. По результатам развитых теорий показано, что при определенных параметрах линейная теория и нелинейные теории (как по модифицированному волновому методу Овчарова–Солнцева, так и по методу крупных частиц) позволяют получить сопоставимые результаты для классической лампы бегущей волны и исследуемого гибрида. Показано, что при определенных параметрах за счет резистивной неустойчивости может заметно улучшаться группировка электронов и, как следствие, коэффициент усиления гибрида может превышать коэффициент усиления классической лампы бегущей волны при одинаковых параметрах и при той же полной длине прибора в линейном режиме работы. В нелинейном режиме работы исследуемый гибрид при оптимальных параметрах среды может иметь значительно большие значения выходной мощности и коэффициент полезного действия, чем у лампы бегущей волны при том же значении параметра пространственного заряда и параметра Пирса.