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第1章 微波概论1

1.1 微波的特点和应用1

1.1.1 微波的概念与特点1

1.1.2 微波的应用2

1.1.3 微波的防护5

1.1.4 微波的传输5

1.2 波数和波的传播状态6

1.2.1 自由空间波数k6

1.2.2 截止波数k8

1.2.3 波的传播状态10

1.3 相速、群速和波型11

1.3.1 相速11

1.3.2 群速13

1.3.3 能速16

1.3.4 波型17

1.4 微波传输线的等效长线理论与阻抗18

1.4.1 传输线的特性阻抗、输入阻抗及反射系数18

1.4.2 传输线工作状态22

1.4.3 驻波系数28

第2章 微波传输系统30

2.1 矩形波导30

2.1.1 矩形波导中的模式30

2.1.2 矩形波导的截面尺寸37

2.1.3 矩形波导中的场结构38

2.1.4 矩形波导中的长线概念和部分波概念42

2.2 圆波导46

2.2.1 圆波导中的模式46

2.2.2 圆波导中的场结构52

2.3 介质填充波导54

2.4 同轴线56

2.5 微带传输线59

2.5.1 微带60

2.5.2 带状线64

2.5.3 槽线67

2.5.4 共面线（共面波导）69

2.6 脊波导、鳍线和槽波导70

2.6.1 脊波导70

2.6.2 鳍线74

2.6.3 槽波导76

2.7 模式的激励与耦合77

2.7.1 奇偶禁戒规则78

2.7.2 波导激励形式79

第3章 单端口、两端口波导元件83

3.1 概述83

3.2 连接元件与元件的连接84

3.2.1 连接波导84

3.2.2 波导的连接86

3.2.3 同轴线的连接90

3.3 终端元件——匹配负载与短路活塞91

3.3.1 匹配的作用91

3.3.2 匹配负载92

3.3.3 短路活塞95

3.4 阻抗变换元件——阻抗变换器与调配器98

3.4.1 阻抗变换器的基本原理98

3.4.2 阻抗变换器的应用105

3.4.3 调配器107

3.5 功率与相位控制元件——衰减器与移相器112

3.5.1 衰减器112

3.5.2 移相器116

3.6 波型变换元件——波型变换器与抑制器118

3.6.1 过渡接头119

3.6.2 波型抑制器123

3.7 频率控制元件——微波滤波器124

3.7.1 滤波器的分类与特性124

3.7.2 微波滤波器结构示例126

第4章 三端口、四端口波导元件129

4.1 功率分配元件——分支波导129

4.1.1 T形接头129

4.1.2 T形接头的应用举例132

4.1.3 Y形分支波导135

4.2 功率分配元件——微波电桥136

4.2.1 双T接头和魔T137

4.2.2 环形电桥141

4.2.3 波导窄边裂缝电桥142

4.3 功率分配元件——定向耦合器的基本原理145

4.3.1 定向耦合器的技术指标145

4.3.2 定向耦合器的工作原理146

4.4 小孔定向耦合器的设计152

4.4.1 单孔定向耦合器152

4.4.2 多孔定向耦合器156

4.5 微波元件特性的散射参数表示161

4.5.1 散射参数的定义162

4.5.2 微波元件特性的S参数表示164

第5章 高功率微波的传输与模式变换169

5.1 高功率微波传输线169

5.1.1 过模光滑圆波导169

5.1.2 过模皱纹圆波导170

5.1.3 准光传输线（波束波导）171

5.2 高功率微波过渡波导172

5.2.1 高功率微波过渡波导的提出172

5.2.2 高功率微波过渡波导的设计172

5.3 高功率微波系统的模式变换174

5.3.1 高功率微波系统中主要的模式变换序列174

5.3.2 模式变换器的主要参数175

5.4 高功率微波系统的波导模式变换器176

5.4.1 TEon—HE11波导模式变换器176

5.4.2 TMon—HE11波导模式变换器181

5.5 高功率微波的准光模式变换器184

5.5.1 准光模式变换器一般介绍184

5.5.2 准光模式变换器的设计及改进185

第6章 微带元件189

6.1 微带的连接与不连续性189

6.1.1 微带过渡接头189

6.1.2 微带的不连续性190

6.1.3 微带线节谐振器195

6.2 微带的集总参数元件197

6.2.1 电感器197

6.2.2 电容器199

6.2.3 电阻器201

6.2.4 集总元件在微带线中的应用举例202

6.3 耦合微带线205

6.3.1 耦合微带线结构及其参数205

6.3.2 耦合微带线节207

6.4 微带滤波器209

6.4.1 微带低通滤波器209

6.4.2 微带带通和带阻滤波器211

6.5 微带阻抗变换器218

6.5.1 阶梯阻抗变换器218

6.5.2 渐变线阻抗变换器221

6.6 微带定向耦合器、环形电桥和功率分配器223

6.6.1 微带定向耦合器223

6.6.2 微带环形电桥226

6.6.3 微带二分功率分配器228

第7章 微波铁氧体元件与非线性元件231

7.1 微波在铁氧体中的传播特性231

7.1.1 电磁波的极化231

7.1.2 微波铁氧体的电磁特性233

7.2 铁氧体隔离器与移相器240

7.2.1 铁氧体隔离器241

7.2.2 铁氧体移相器244

7.3 铁氧体环行器245

7.3.1 结环行器245

7.3.2 差相移式环行器246

7.3.3 法拉第旋转式环行器248

7.3.4 微带铁氧体环行器248

7.4 微波检波器249

7.4.1 金属一半导体结二极管250

7.4.2 检波器251

7.5 PIN管开关254

7.5.1 PIN二极管254

7.5.2 PIN管开关256

7.6 电调衰减器、限幅器和移相器262

7.6.1 PIN管衰减器262

7.6.2 PIN管限幅器264

7.6.3 PIN管移相器265

第8章 微波谐振器269

8.1 概述269

8.2 谐振器的主要特性参数270

8.2.1 谐振波长？o270

8.2.2 品质因数Qo271

8.2.3 等效电导Go和特性阻抗po273

8.2.4 有载品质因数QL与耦合系数β274

8.3 矩形波导谐振腔276

8.3.1 振荡模式及其场分量276

8.3.2 谐振波长与品质因数278

8.3.3 矩形腔的主要振荡模式279

8.4 圆波导谐振腔281

8.4.1 振荡模式及其场分量281

8.4.2 谐振波长与品质因数282

8.4.3 圆柱腔的主要振荡模式284

8.5 同轴线谐振腔286

8.5.1 二分之一波长同轴线谐振腔286

8.5.2 四分之一波长同轴线谐振腔287

8.5.3 电容加载同轴线谐振腔288

8.6 微带线谐振器289

8.6.1 微带线节谐振器289

8.6.2 环形微带谐振器292

8.6.3 圆形微带谐振器293

8.7 介质谐振器和单晶铁氧体（YIG）谐振器294

8.7.1 介质谐振器294

8.7.2 单晶铁氧体谐振器299

8.8 开放式光学谐振腔301

8.8.1 法布里—佩罗腔301

8.8.2 共轴球面腔302

8.8.3 开放式光学谐振腔的模式304

第9章 微波电真空器件概论307

9.1 微波电真空器件的发展307

9.1.1 普通电子管向微波波段发展的限制307

9.1.2 微波电子管发展概况309

9.2 微波管的主要参量311

9.2.1 增益311

9.2.2 带宽312

9.2.3 功率315

9.2.4 效率317

9.3 微波真空器件中的电子注318

9.3.1 微波真空器件的基本构造318

9.3.2 电子枪319

9.3.3 聚焦系统322

9.3.4 收集极324

9.4 感应电流及电子流与场的能量交换328

9.4.1 感应电流328

9.4.2 电子流与场的能量交换332

第10章 微波电真空器件的高频结构335

10.1 概述335

10.2 重入式谐振腔336

10.2.1 实心间隙重入式谐振腔336

10.2.2 空心间隙双重入式谐振腔337

10.2.3 圆锥形重入式谐振腔338

10.3 多腔谐振系统338

10.3.1 振荡模式339

10.3.2 高频场结构340

10.3.3 谐振频率342

10.4 开放式波导谐振腔344

10.4.1 缓变截面开放腔的一般理论344

10.4.2 缓变截面谐振腔的计算346

10.5 慢波系统的一般特性350

10.5.1 构成慢波系统的条件350

10.5.2 慢波系统的基本参量351

10.5.3 周期性结构慢波线353

10.6 螺旋线及其变形慢波系统359

10.6.1 螺旋线慢波结构的基本工作原理359

10.6.2 螺旋线的螺旋导电面模型——均匀系统分析360

10.6.3 螺旋线的螺旋带模型——周期系统分析364

10.6.4 变态螺旋线366

10.7 耦合腔慢波系统367

10.7.1 周期加载慢波结构的基本工作原理367

10.7.2 交错排列耦合孔耦合腔慢波系统的等效电路分析369

10.7.3 其他耦合腔结构慢波系统375

10.8 其他慢波系统376

10.8.1 梳形类慢波系统376

10.8.2 圆盘加载波导379

10.8.3 全金属慢波结构380

第11章 线形注微波管384

11.1 速调管的基本结构和工作原理384

11.1.1 速调管的基本结构与动态控制原理384

11.1.2 电子注的速度调制386

11.1.3 电子注的漂移群聚388

11.1.4 电子注的能量转换394

11.2 速调管放大器和振荡器397

11.2.1 双腔速调管397

11.2.2 多腔速调管400

11.2.3 反射速调管404

11.3 行波管的工作原理407

11.3.1 行波管的结构和工作原理407

11.3.2 耦合腔行波管409

11.3.3 行波管与多腔速调管工作原理的不同特点411

11.4 行波管的参数与工作特性411

11.4.1 行波管的输出参量411

11.4.2 行波管的输入—输出幅值特性413

11.4.3 行波管的自激振荡414

11.4.4 提高行波管效率的方法418

11.5 行波管的分类及应用419

11.5.1 行波管的分类419

11.5.2 行波管的应用421

11.6 返波管423

11.6.1 返波管的慢波系统423

11.6.2 返波管的工作原理425

11.6.3 返波管的工作特点427

第12章 正交场微波管430

12.1 概述430

12.2 静态磁控管的基本特性431

12.2.1 磁控管的基本结构431

12.2.2 静态磁控管中的电子运动431

12.3 磁控管中电子与高频场的相互作用436

12.3.1 电子与行波的同步，空间谐波436

12.3.2 磁控管中的相位聚焦和电子挑选439

12.3.3 电子与高频场的能量交换442

12.4 磁控管的自激振荡443

12.4.1 磁控管自激振荡的条件443

12.4.2 磁控管振荡的稳定性447

12.5 磁控管的工作状态450

12.5.1 磁控管的工作特性和负载特性450

12.5.2 磁控管的效率452

12.5.3 磁控管的频率调谐454

12.6 正交场放大管455

12.6.1 分布发射式正交场放大管455

12.6.2 注入式正交场放大管457

12.6.3 正交场放大管的慢波结构459

第13章 毫米波、亚毫米波及新型电真空器件462

13.1 概述462

13.1.1 毫米波、亚毫米波器件的发展概况462

13.1.2 毫米波的特点及应用463

13.2 绕射辐射振荡器465

13.2.1 奥罗管的基本工作原理465

13.2.2 具有光栅的准光学谐振腔467

13.3 回旋管469

13.3.1 回旋管的提出与分类469

13.3.2 磁控注入枪471

13.3.3 电子的角向群聚与能量交换474

13.3.4 回旋管的色散曲线及与O型器件的对比478

13.4 其他回旋器件481

13.4.1 回旋磁控管481

13.4.2 回旋潘尼管484

13.5 扩展互作用速调管488

13.6 微波电真空器件的新发展490

13.6.1 微波管的发展方向490

13.6.2 微波功率模块（MPM）490

13.6.3 真空微电子器件492

13.6.4 等离子体填充微波管495

13.6.5 太赫兹（THz）技术497

第14章 相对论电子注器件（高功率微波器件）500

14.1 概述500

14.1.1 相对论电子注器件的特点500

14.1.2 高功率微波的应用502

14.1.3 相对论电子注电磁辐射的物理基础504

14.2 相对论切伦柯夫器件507

14.2.1 相对论行波管507

14.2.2 相对论返波管508

14.2.3 多波切伦柯夫振荡器509

14.3 相对论正交场器件510

14.3.1 相对论磁控管511

14.3.2 磁绝缘线振荡器（MILO）515

14.4 相对论回旋管517

14.4.1 普通强流相对论电子注回旋管517

14.4.2 回旋自谐振脉塞（CARM）518

14.5 自由电子激光520

14.5.1 自由电子激光的结构与特点520

14.5.2 基本工作原理522

14.5.3 自由电子激光的分类525

14.6 相对论速调管与虚阴极振荡器526

14.6.1 相对论速调管526

14.6.2 后加速相对论速调管527

14.6.3 渡越管529

14.6.4 虚阴极振荡器531

第15章 微波电真空工艺特点和电真空材料534

15.1 电真空工艺特点534

15.2 电真空常用金属与合金538

15.2.1 难熔金属538

15.2.2 非难熔金属540

15.2.3 贵金属545

15.3 电真空常用介质材料546

15.3.1 电真空陶瓷的特性546

15.3.2 电真空常用陶瓷548

15.3.3 电真空玻璃的特性551

15.3.4 电真空常用玻璃554

15.3.5 硅橡胶555

15.4 电真空常用特殊材料——发射材料557

15.4.1 电子发射相关物理概念558

15.4.2 热电子发射和热阴极560

15.4.3 场致电子发射和场致发射阴极568

15.4.4 光电子发射和光电阴极571

15.4.5 次级电子发射与次级发射体572

15.4.6 铁电阴极574

15.5 电真空常用其他特殊材料575

15.5.1 膨胀合金575

15.5.2 吸气材料577

15.5.3 磁性材料579

15.5.4 焊料582

15.6 电真空常用辅助材料——气体和密封材料584

15.6.1 电真空常用气体584

15.6.2 真空密封材料588

第16章 微波管零件的制造和处理592

16.1 零件的制造592

16.1.1 常规机械加工592

16.1.2 特种加工594

16.1.3 微细加工与LIGA技术、DRIE技术600

16.2 零件的净化607

16.2.1 零件净化的必要性608

16.2.2 零件的机械净化609

16.2.3 零件的化学及电化学净化609

16.2.4 零件的超声波清洗613

16.3 零件的热处理614

16.3.1 热处理的作用614

16.3.2 零件热处理的方式615

16.4 零件的涂覆617

16.4.1 表面涂覆的作用617

16.4.2 零件的机械涂覆和物理涂覆619

16.4.3 零件的化学涂覆和电化学涂覆623

第17章 微波管零件的连接628

17.1 零件的常用连接方法628

17.1.1 电阻焊628

17.1.2 钎焊630

17.1.3 熔融焊633

17.2 零件的其他连接方法639

17.2.1 压力焊639

17.2.2 机械连接644

17.2.3 黏接法连接647

17.3 陶瓷与金属的封接651

17.3.1 钼锰法陶瓷金属化651

17.3.2 活性金属法陶瓷封接652

17.3.3 金属—陶瓷封接结构654

17.3.4 金属—陶瓷其他封接方法658

17.4 玻璃与金属的封接660

17.4.1 金属—玻璃封接的机理与材料660

17.4.2 金属—玻璃封接结构661

17.4.3 金属—玻璃封接工艺663

第18章 微波管总成工艺666

18.1 微波管的装配666

18.1.1 微波管装配的一般要求666

18.1.2 微波管装配的特点667

18.2 微波管排气668

18.2.1 排气不充分的影响668

18.2.2 微波管排气的一般过程670

18.3 真空系统与排气台674

18.3.1 排气台674

18.3.2 真空阀门678

18.3.3 真空系统的组成682

18.4 真空泵683

18.4.1 真空泵的分类与基本参数684

18.4.2 气体输运泵686

18.4.3 气体捕集泵694

18.5 真空的测量与检漏697

18.5.1 真空测量——真空计697

18.5.2 真空检漏702

18.6 微波管的老炼与调试、测试707

18.6.1 微波管的老炼708

18.6.2 微波管的调试709

18.6.3 微波管的测试711

附录717

附录Ⅰ 一些物理常数717

附录Ⅱ 用于构成十进倍数和分数单位的词头718

附录Ⅲ 微波波段的划分及代号719

附录Ⅳ 标准矩形波导数据720

附录Ⅴ 标准扁矩形波导（BB）、中等扁矩形波导（BZ）和方形波导（BF）数据722

附录Ⅵ 标准圆波导数据724

附录Ⅶ 标准单脊波导数据726

附录Ⅷ 标准双脊波导数据727

附录Ⅸ 国产同轴线参数表728

附录Ⅹ 常用导体材料的特性729

附录Ⅺ 常用介质材料的特性730

附录Ⅻ Jm（？）和J′m（？）的200个根——umn或μ′mn731

附录Ⅻ 分贝值与电压和功率的关系733

附录ⅪⅤ 电压反射系数和电压驻波系数对应的分贝值736

附录ⅩⅤ 电子速度、相对论因子与加速电压的关系739

附录ⅩⅣ 元素周期表740

参考文献742