虚阴极振荡器（Vircator）是一种空间电荷器件，这一名称的来源是由于它与以前学过的所有器件不同的工作原理，在空间电荷器件中，微波的产生过程与强烈的空间电荷效应以及由此形成的虚阴极密切相关。
虚阴极振荡器（Vircator）是一种空间电荷器件，这一名称的来源是由于它与以前学过的所有器件不同的工作原理，在空间电荷器件中，微波的产生过程与强烈的空间电荷效应以及由此形成的虚阴极密切相关。
简要概述
空间电荷器件主要有虚阴极振荡器、反射三极管（Reflex triode）、Reditron 等，不过，人们更多地将它们统称为虚阴极振荡器，因为其他种类的空间电荷器件也都可以看做是虚阴极振荡器的改进型。
基本结构
虚阴极振荡器的结构十分简单，它的基本组成部分仅有阴极、阳极和输出波导（包括输出窗），图 1-1 给出了微波能量轴向输出和横向输出两种虚阴极振荡器的结构示意图。
虚阴极振荡器结构简单，输出功率大，而且易于调谐，辐射微波的频谱十分宽，单一的虚阴极振荡器甚至能产生 1~2 个倍频程频谱范围的微波辐射；而采用不同的可调谐虚阴极振荡器可以连续覆盖从 0.5GHz 到 10GHz 的频率范围。虚阴极振荡器也不需要聚焦磁场、质量小，而且能产生 us 级宽度的微波脉冲。虚阴极振荡器在低阻抗条件下的工作能力使它可以在一些特殊场合下具有优势，比如可以直接以低阻抗、高储能的爆磁压缩发生器作为驱动源产生高功率微波辐射，微波弹就是这种应用的一个典型例子。虚阴极振荡器的缺点是它的效率很低，一般只有 1%，辐射微波的模式杂，频谱太宽，难以做到单模、单频振荡。
工作原理
空间电荷限制流
虚阴极振荡器的工作基础是虚阴极的形成。
在一般情况下，阴极的发射电流将随阳极电压的提高而增加，但由于电子带有负电荷，在阴极-阳极空间形成负空间电荷，将导致阴-阳极空间各点电位都比无空间电荷时有所下降。当进一步提高阳极电压，阴极发射电流达到一定程度时，空间电荷密度引起的电位下降可以使阴极表面场强为零，这时如果不考虑阴极发射电子的初速度，则阴极就不可能在继续发射，或者说，阳极电场与空间电荷场达到平衡，阴极电流也只能维持在一定值上，而不能再增加。如果考虑到阴极发射的电子具有初速度，则在阴极表面零电场时就仍会有电子发射，使进入阴-阳极空间的电子略有增加，空间电位就会进一步下降，以致在空间某个位置会出现负的电位。该负电位在阴极表面产生了一个负电场，它将拒斥具有初速度的电子离开阴极表面继续进入空间，阴极电流再次达到平衡状态而不能再增加，阴极发射受到空间电荷限制所能达到的平衡态电流称为空间电荷限制流。在相对论器件中，电子束做一维运动时，空间电荷限制流 Iscl 可以这样来计算，即
与阳极电压的关系见式:
，G 为几何因子，对于在半径为 R 圆形漂移管内，平均半径为 rb 的薄环状电子注，有
而对于半径为 rb 的实心电子束，有
如果阴-阳极空间是外半径 R、内半径 ri 的同轴型区域，那么对于平均半径为 rb 的薄环状电子束，有
工作特性
工作频率
虚阴极振荡的频率接近相对论等离子体频率，即
式中，fp 为相对论等离子体频率，单位为 Hz；ne 为电子束通过阳极时的电子密度，
；e 和 m0 为电子电荷和电子静止质量；
为自由空间介电常数。换算成实用单位制，上式就可以写成
式中，
单位为 GHz，J 为电子束面密度，kA/cm；
，ve 为电子速度。在非相对论情况下，
，
，则根据平板二极管 3/2 次方定律，虚阴极振荡频率就可以写成
而在强相对论情况下，ve 接近光速 c，所以
，则
，于是得到
除了虚阴极自身的振荡外，业已指出，被俘获在阴极和虚阴极之间的势阱中来回反射的电子会发生群聚，它们的辐射频率为
式中，T 为电子经历一次反射所需时间，d 为阴-阳极间隙。采用实用单位制，则上式成为
d 的单位为 cm。
通常 fVC>fR ，典型的关系是 fVC∝2fR。不过，无论是在非相对论还是在强相对论情况下，振荡频率与电压的微弱关系以及与 d 的反比例关系都在实验中得到了证实。
