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第1章 导论1

1.1微波频谱1

1.2微波管的应用范围1

1.3经典微波管类型2

1.4本书介绍5

参考文献6

第2章 电子产生的静态场7

2.1电场7

2.2磁场11

第3章 静电场中的电子运动12

3.1平行于场的运动12

3.2相对论速度修正13

3.3电透镜14

3.4通用电子注发散曲线17

第4章 磁场对电子运动的影响20

4.1静磁场中的电子运动20

4.2复合电场和磁场中的电子运动21

4.2.1直角坐标系中的正交场21

4.2.2轴对称场22

第5章 热阴极25

5.1发射机理26

5.1.1热发射26

5.1.2肖特基效应29

5.1.3场发射30

5.1.4空间电荷限制31

5.2热阴极的演变35

5.3浸渍扩散阴极39

5.3.1制备39

5.3.2阴极工作40

5.3.3米兰姆曲线41

5.3.4功函数分布42

5.4寿命考虑46

5.4.1格兰特和费尔斯寿命预测模型48

5.4.2隆古寿命预估模型49

5.5扩散阴极表面物理52

5.6热子55

5.6.1常用热子组件55

5.6.2快速启动的热子57

5.6.3热子试验58

5.6.4热子磁场的影响58

参考文献60

第6章 电子枪62

6.1皮尔斯电子枪62

6.1.1形成平行电子流的聚焦电极63

6.1.2形成收敛电子流的聚焦电极65

6.1.3阳极孔径的散焦效应67

6.1.4最小电子注直径的形成70

6.1.5热速度效应71

6.1.6不均匀发射和阴极粗糙度的影响74

6.2电子注控制技术75

6.2.1阴极调制75

6.2.2聚焦极控制76

6.2.3调制阳极76

6.2.4栅极77

6.2.5电子注控制电极特性的总结86

参考文献86

第7章 电子注88

7.1均匀场聚焦的概述88

7.1.1布里渊流89

7.1.2脉动90

7.1.3限制流（浸没流）92

7.2均匀场聚焦和层流94

7.2.1电子注方程94

7.2.2布里渊流96

7.2.3限制流（浸没流）99

7.3均匀场聚焦和非层流电子流101

7.4永磁聚焦103

7.4.1概述103

7.4.2阴极处无磁场的层流电子流104

7.4.3阴极处存在磁场的层流电子流109

7.4.4非层流电子流111

7.5电子注中的离子效应115

7.5.1离子效应的实例116

7.5.2气体源118

7.5.3电离120

7.5.4电子注中的电位降121

7.5.5电离的稳态效应123

7.5.6低频不稳定性127

7.5.7高频不稳定性128

参考文献132

第8章 电子注与间隙的相互作用134

8.1电子注的调制134

8.1.1有栅（平面）间隙134

8.1.2无栅（非平面）间隙136

8.2感应电流138

8.2.1有栅（平面）间隙138

8.2.2无栅（非平面）间隙143

8.3电子注负载143

参考文献144

第9章 间隙产生的电子群聚146

9.1弹道群聚146

9.2考虑空间电荷力的电子群聚148

9.3大信号效应153

参考文献159

第10章 普通速调管及其工作原理160

10.1速调管的发明和基本工作原理161

10.2速调管谐振腔165

10.2.1谐振腔工作原理165

10.2.2功率耦合166

10.2.3调谐器167

10.2.4等效电路及电路参数168

10.2.5谐振腔的高频损耗171

10.3小信号工作172

10.3.1负载表示方法172

10.3.2增益计算173

10.4功率输出特性175

10.4.1普通速调管的调谐176

10.4.2传输特性179

参考文献180

第11章 特殊用途速调管181

11.1高效率速调管181

11.2高功率速调管185

11.2.1电子注电压的限制185

11.2.2电子注电流的限制187

11.2.3可获得功率的估算188

11.3宽带速调管190

11.3.1激励段191

11.3.2输出段195

11.4多注速调管200

11.5分布作用速调管207

11.6反射速调管210

参考文献212

第12章 行波管215

12.1引言215

12.1.1行波管的早期历史215

12.1.2行波管的基本工作原理217

12.2行波互作用221

12.2.1电子注中的高频电流221

12.2.2电路方程221

12.2.3特征方程222

12.2.4同步工作223

12.2.5非同步工作225

12.2.6电路损耗的影响225

12.2.7空间电荷效应226

12.3高电平互作用228

12.3.1有关互作用的讨论228

12.3.2最大效率的估算230

12.3.3计算机模拟的评述231

12.3.4速度渐变231

参考文献234

第13章 波速与色散236

13.1群速与相速236

13.2色散237

13.2.1同轴传输线238

13.2.2矩形波导238

13.2.3周期加载波导243

第14章 螺旋线行波管247

14.1带宽247

14.1.1色散249

14.1.2色散控制250

14.2增益253

14.2.1过渡段253

14.2.2衰减器和切断255

14.3功率257

14.3.1峰值功率257

14.3.2平均功率260

14.4效率266

14.5双模工作270

14.6微波功率模块271

14.7环杆和环圈行波管273

参考文献276

第15章 耦合腔行波管277

15.1基本工作原理277

15.2耦合腔结构279

15.2.1波导近似279

15.2.2柯诺—吉廷斯等效电路近似281

15.2.3柯诺—吉廷斯电路的应用举例283

15.3基波为返波电路的工作原理289

15.4基波为前向波电路的工作原理295

15.5终端与过渡297

参考文献300

第16章 收集极302

16.1功率耗散302

16.2功率回收304

16.2.1功率流305

16.2.2利用降压收集极回收功率307

16.2.3电子能量分布309

16.2.4剩余电子注功率311

16.2.5管体电流的影响313

16.2.6多级降压收集极313

16.2.7降压收集极中的次级电子318

16.3收集极的冷却320

16.3.1传导冷却320

16.3.2对流冷却320

16.3.3强迫风冷320

16.3.4强迫液冷321

16.3.5汽相冷却322

16.3.6辐射冷却323

参考文献324

第17章 正交场管325

17.1正交场管的基本结构326

17.2无高频场的电子流327

参考文献329

第18章 正交场管的阴极330

18.1引言330

18.2次级电子发射特性331

18.2.1初级电子的入射能量331

18.2.2初级电子的入射角332

18.2.3表面次级电子的发射特性333

18.2.4次级电子的能量分布334

18.2.5次级电子发射特性的模拟335

18.3正交场器件中阴极的工作336

参考文献337

第19章 磁控管338

19.1磁控管的类型338

19.1.1回旋频率磁控管338

19.1.2负阻控管339

19.1.3行波磁控管339

19.2行波磁控管的工作原理341

19.2.1轮箍的形成342

19.2.2哈特里电压343

19.2.3轮辐的形成346

19.2.4高频电路的工作原理348

19.3跳模351

19.4同轴磁控管355

19.5倒置磁控管357

19.6磁控管的调谐358

19.7输出耦合器和变换器359

19.8阴极和热子的工作360

19.9性能361

19.9.1电压—电流特性361

19.9.2频率推移361

19.9.3频率牵引363

19.9.4热漂移364

19.10磁控管的应用365

19.10.1普通磁控管365

19.10.2捷变频磁控管365

19.10.3信号注入磁控管367

19.10.4信标磁控管368

19.10.5微波炉磁控管369

19.10.6工业加热磁控管370

19.10.7低噪声磁控管371

19.10.8相对论磁控管373

19.11功率容量的概述374

参考文献375

第20章 正交场放大器376

20.1引言376

20.1.1注入式正交场放大器376

20.1.2分布发射式正交场放大器377

20.2正交场放大器的工作原理379

20.2.1电子发射和轮箍的形成379

20.2.2轮辐的形成和增长381

20.3正交场放大器的慢波电路383

20.4正交场放大器的性能385

20.4.1前向波正交场放大器386

20.4.2返波正交场放大器387

20.4.3直流工作389

20.4.4增益和工作限制390

20.4.5正交场放大器的相位特性392

20.4.6质量和尺寸的考虑395

20.5功率容量395

20.6热考虑397

20.7正交场放大器电源的考虑401

20.7.1直流工作电源401

20.7.2阴极脉冲电源401

参考文献402

第21章 回旋管403

21.1引言403

21.2基本互作用机理404

21.3磁控注入枪的结构及要求407

21.3.1磁控注入枪的结构408

21.3.2初始设计步骤410

21.3.3磁控注入枪的性能413

21.4注波互作用415

21.4.1中空谐振腔415

21.4.2同轴谐振腔417

21.4.3模式变换器418

21.4.4谐波工作420

21.4.5收集极420

21.5回旋单腔管（振荡器）421

21.5.1高频输出的耦合422

21.5.2二次谐波回旋管423

21.5.3永磁回旋管423

21.6回旋放大器424

21.6.1回旋速调管425

21.6.2回旋行波速调管426

21.6.3回旋行波管426

21.7太赫兹回旋管430

参考文献430

第22章 高频窗433

22.1背景433

22.2同轴窗433

22.3波导窗434

22.4高频窗的缩尺439

参考文献439

第23章 噪声441

23.1热噪声441

23.2噪声系数的定义442

23.3噪声现象概述442

23.4电子枪中的噪声443

23.5阴极上产生的噪声444

23.5.1散粒噪声444

23.5.2速度噪声445

23.5.3其它噪声的产生机理445

23.6空间电荷最小区446

23.6.1瑞克噪声不变性447

23.6.2散粒噪声的减小447

23.6.3其它噪声效应449

23.7低速相关区域449

23.8高压加速区域450

23.8.1噪声空间电荷波450

23.8.2低噪声管的阻抗变换452

23.8.3透镜效应453

23.9高频段的噪声现象454

23.9.1电路损耗454

23.9.2电流分配噪声455

23.9.3次级电子互作用455

23.9.4噪声增长456

23.9.5磁场抑制噪声457

23.10其它噪声源457

23.11行波管的最小噪声系数458

参考文献458

第24章 非线性和失真460

24.1饱和效应引起的失真460

24.1.1调幅/调幅转换460

24.1.2调幅/调相转换461

24.1.3谐波产生462

24.1.4交调乘积463

24.2数字通信468

24.2.1正交相位键控（QPSK）和四进制正交幅度调制（16QAM）469

24.2.2数据特性470

24.2.3降低失真的放大器设计471

24.3信号俘获474

24.4增益随频率的变化475

24.4.1宽带增益变化475

24.4.2窄带增益变化475

24.4.3相位非线性或时延失真476

24.5推移和牵引477

24.5.1振幅推移477

24.5.2相位推移479

24.5.3牵引481

参考文献482

第25章 击穿与保护483

25.1电场增强484

25.2真空中的直流击穿486

25.2.1导致击穿的电极现象487

25.2.2击穿的预防495

25.2.3真空放电497

25.3绝缘体表面的直流击穿500

25.4真空中的高频击穿502

25.4.1无磁场作用的双面二次电子倍增503

25.4.2复合场作用下的双面二次电子倍增效应504

25.4.3无磁场作用的单面二次电子倍增效应505

25.4.4复合场作用下的单面二次电子倍增效应506

25.5电子质的高频击穿507

25.6气体中的直流击穿508

25.7气体中的高频击穿510

25.8故障检测与微波管保护517

25.8.1过量的管体电流517

25.8.2过量的高频反射功率518

参考文献518

附录520

附录A有用的常数和变换520

附录B真空工艺520

B.1测量单位521

B.2工作范围521

B.3气体来源522

B.3.1返流522

B.3.2渗透523

B.3.3扩散523

B.3.4解吸524

B.3.5蒸发524

B.3.6虚漏524

B.3.7实漏524

B.4真空系统525

B.5低真空泵526

B.5.1油式机械泵526

B.5.2涡旋泵527

B.5.3吸附泵527

B.5.4文丘里泵528

B.6高真空泵528

B.6.1扩散泵529

B.6.2离子泵530

B.6.3涡轮分子泵532

B.6.4低温泵532

B.6.5非蒸散吸气剂533

B.7真空计534

B.7.1热偶真空计535

B.7.2电离真空计535

B.8烘排535

B.9微波管材料536

B.10连接技术537

B.10.1钎焊538

B.10.2焊接540

参考文献542

附录C磁学543

C.1磁学量543

C.2磁路543

C.3磁性材料545

C.3.1铁磁材料546

C.3.2正常和内禀磁滞曲线548

C.3.3磁能积549

C.3.4稀土永磁材料550

C.4永磁系统551

C.4.1均匀场永磁系统551

C.4.2周期永磁系统551

C.4.3双周期和长周期聚焦553

C.5极靴554

C.6电磁铁557

参考文献558

附录D名词术语559