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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kc8

1.2.3 波的传播状态9

1.3 相速、群速和波型10

1.3.1 相速10

1.3.2 群速11

1.3.3 能速13

1.3.4 波型14

1.4 微波传输线的等效长线理论与阻抗14

1.4.1 传输线的特性阻抗、输入阻抗及反射系数14

1.4.2 传输线工作状态18

1.4.3 驻波系数23

第2章 微波传输系统25

2.1 矩形波导25

2.1.1 矩形波导中的模式25

2.1.2 矩形波导的截面尺寸30

2.1.3 矩形波导中的场结构31

2.1.4 矩形波导中的长线概念34

2.2 圆波导35

2.2.1 圆波导中的模式35

2.2.2 圆波导中的场结构39

2.3 介质填充波导41

2.4 同轴线44

2.5 微带和带状线46

2.5.1 微带46

2.5.2 带状线51

2.6 脊波导和鳍线53

2.6.1 脊波导53

2.6.2 鳍线56

第3章 单端口、两端口波导元件59

3.1 概述59

3.2 连接元件与元件的连接60

3.2.1 连接波导60

3.2.2 波导的连接62

3.2.3 同轴线的连接63

3.3 阻抗变换器65

3.3.1 阻抗变换器的基本原理65

3.3.2 阻抗变换器的应用66

3.4 匹配负载与调配器69

3.4.1 匹配的作用69

3.4.2 匹配负载69

3.4.3 调配器71

3.5 短路活塞76

3.5.1 接触式短路活塞76

3.5.2 抗流式活塞77

3.6 衰减器与移相器79

3.6.1 衰减器79

3.6.2 移相器82

3.7 波型变换器与抑制器84

3.7.1 过渡接头84

3.7.2 模式变换器87

3.7.3 波型抑制器89

3.8 微波滤波器91

3.8.1 滤波器的分类与特性91

3.8.2 微波滤波器结构示例93

第4章 三端口、四端口波导元件96

4.1 分支波导96

4.1.1 T形接头96

4.1.2 T形接头的应用举例98

4.1.3 Y分支波导101

4.2 微波电桥102

4.2.1 魔T102

4.2.2 环形电桥105

4.2.3 波导窄边裂缝电桥106

4.3 定向耦合器的基本原理108

4.3.1 定向耦合器的技术指标108

4.3.2 定向耦合器的工作原理109

4.4 小孔定向耦合器的设计115

4.4.1 单孔定向耦合器115

4.4.2 多孔定向耦合器119

第5章 微带元件126

5.1 微带的连接与不连续性126

5.1.1 微带过渡接头126

5.1.2 微带的不连续性127

5.1.3 微带线节谐振器132

5.2 微带的集总参数元件133

5.2.1 电感器133

5.2.2 电容器135

5.2.3 电阻器137

5.2.4 集总元件在微带线中的应用举例138

5.3 耦合微带线140

5.3.1 合微带线结构及其参数140

5.3.2 耦合微带线节142

5.4 微带滤波器144

5.4.1 微带低通滤波器144

5.4.2 微带带通和带阻滤波器146

5.5 微带阻抗变换器152

5.5.1 阶梯阻抗变换器152

5.5.2 渐变线阻抗变换器155

5.6 微带定向耦合器、环形电桥和功率分配器156

5.6.1 微带定向耦合器157

5.6.2 微带环形电桥160

5.6.3 微带二分功率分配器162

第6章 微波铁氧体元件与非线性元件164

6.1 微波在铁氧体中的传播特性164

6.1.1 电磁波的极化164

6.1.2 微波铁氧体的旋磁特性166

6.2 铁氧体隔离器与移相器169

6.2.1 铁氧体隔离器169

6.2.2 铁氧体移相器173

6.3 铁氧体环行器174

6.3.1 结环行器174

6.3.2 差相移式环行器175

6.3.3 法拉第旋转式环行器176

6.3.4 微带铁氧体环行器177

6.4 微波检波器178

6.4.1 金属—半导体结二极管178

6.4.2 检波器180

6.5 PIN管开关182

6.5.1 PIN二极管182

6.5.2 PIN管开关185

6.6 电调衰减器、限幅器和移相器190

6.6.1 PIN管衰减器190

6.6.2 PIN管限幅器193

6.6.3 PIN管移相器193

第7章 微波谐振器197

7.1 概述197

7.2 谐振器的主要特性参数198

7.2.1 谐振波长λ198

7.2.2 品质因数Q199

7.2.3 等效电导G.和特性阻抗ρo200

7.2.4 有载品质因数QL与耦合系数β201

7.3 矩形波导谐振腔204

7.3.1 振荡模式及其场分量204

7.3.2 谐振波长与品质因数205

7.3.3 矩形腔的主要振荡模式206

7.4 圆波导谐振腔208

7.4.1 振荡模式及其场分量208

7.4.2 谐振波长与品质因数209

7.4.3 圆柱腔的主要振荡模式210

7.5 同轴线谐振腔213

7.5.1 二分之一波长同轴线谐振腔213

7.5.2 四分之一波长同轴线谐振腔214

7.5.3 电容加载同轴线谐振腔214

7.6 微带线谐振器215

7.6.1 微带线节谐振器216

7.6.2 环形微带谐振器218

7.6.3 圆形微带谐振器219

7.7 介质谐振器和单晶铁氧体（YIG）谐振器220

7.7.1 介质谐振器220

7.7.2 单晶铁氧体谐振器225

7.8 开放式光学谐振腔229

7.8.1 法布里—佩罗腔229

7.8.2 共轴球面腔230

7.8.3 开放式光学谐振腔的模式231

第8章 微波电真空器件概论235

8.1 微波电真空器件的发展235

8.1.1 普通电子管向微波波段发展的限制235

8.1.2 微波电子管发展概况237

8.2 微波管的主要参量239

8.2.1 增益239

8.2.2 带宽240

8.2.3 功率242

8.2.4 效率245

8.3 微波真空器件中的电子注246

8.3.1 微波真空器件的基本构造246

8.3.2 电子枪247

8.3.3 聚焦系统249

8.3.4 收集极251

8.4 感应电流及电子流与场的能量交换252

9.4.1 感应电流252

8.4.2 电子流与场的能量交换256

第9章 微波电真空器件的高频结构258

9.1 概述258

9.2 重入式谐振腔259

9.2.1 实心间隙重入式谐振腔259

9.2.2 空心间隙双重入式谐振腔260

9.2.3 圆锥形重入式谐振腔261

9.3 多腔谐振系统261

9.3.1 振荡模式262

9.3.2 高频场结构263

9.3.3 谐振频率264

9.4 开放式波导谐振腔266

9.4.1 缓变截面开放腔的一般理论267

9.4.2 缓变截面谐振腔的计算269

9.5 慢波系统的一般特性272

9.5.1 构成慢波系统的条件272

9.5.2 慢波系统的基本参量273

9.5.3 周期性结构慢波线275

9.6 螺旋线及其变形慢波系统279

9.6.1 螺旋线慢波结构的基本工作原理279

9.6.2 螺旋线的螺旋导电面模型—均匀系统分析280

9.6.3 螺旋线的螺旋带模型—周期系统分析284

9.6.4 变态螺旋线286

9.7 耦合腔慢波系统287

9.7.1 周期加载慢波结构的基本工作原理288

9.7.2 交错排列耦合孔耦合腔慢波系统的等效电路分析290

9.7.3 其他耦合腔结构慢波系统295

9.8 其他慢波系统296

9.8.1 梳形类慢波系统296

9.8.2 圆盘加载波导299

9.8.3 全金属慢波结构300

第10章 线性注微波管303

10.1 速调管的基本结构和工作原理303

10.1.1 速调管的基本结构与动态控制原理303

10.1.2 电子注的速度调制305

10.1.3 电子注的漂移群聚307

10.1.4 电子注的能量转换312

10.2 速调管放大器和振荡器316

10.2.1 双腔速调管316

10.2.2 多腔速调管318

10.2.3 反射速调管322

10.3 行波管的工作原理325

10.3.1 行波管的结构和工作原理325

10.3.2 耦合腔行波管327

10.3.3 行波管与多腔速调管工作原理的不同特点329

10.4 行波管的参数与工作特性329

10.4.1 行波管的输出参量329

10.4.2 行波管的输入—输出幅值特性331

10.4.3 行波管的自激振荡332

10.4.4 提高行波管效率的方法336

10.5 行波管的分类及应用337

10.5.1 行波管的分类337

10.5.2 行波管的应用339

10.6 返波管341

10.6.1 返波管的慢波系统341

10.6.2 返波管的工作原理343

10.6.3 返波管的工作特点344

第11章 正交场微波管347

11.1 概述347

11.2 静态磁控管的基本特性348

11.2.1 磁控管的基本结构348

11.2.2 静态磁控管中的电子运动348

11.3 磁控管中电子与高频场的相互作用353

11.3.1 电子与行波的同步，空间谐波353

11.3.2 磁控管中的相位聚焦和电子挑选355

11.3.3 电子与高频场的能量交换358

11.4 磁控管的自激振荡360

11.4.1 磁控管自激振荡的条件360

11.4.2 磁控管振荡的稳定性363

11.5 磁控管的工作状态366

11.5.1 磁控管的工作特性和负载特性366

11.5.2 磁控管的效率368

11.5.3 磁控管的频率调谐370

11.6 正交场放大管371

11.6.1 分布发射式正交场放大管371

11.6.2 注入式正交场放大管373

11.6.3 正交场放大管的慢波结构375

第12章 毫米波、亚毫米波及新型电真空器件378

12.1 概述378

12.1.1 毫米波、亚毫米波器件的发展概况378

12.1.2 毫米波的特点及应用379

12.2 绕射辐射振荡器381

12.2.1 奥罗管的基本工作原理381

12.2.2 具有光栅的准光学谐振腔382

12.3 回旋管385

12.3.1 回旋管的提出与分类385

12.3.2 磁控注入枪387

12.3.3 电子的角向群聚与能量交换390

12.3.4 回旋管的色散曲线及与0型器件的对比393

12.4 其他回旋器件396

12.4.1 回旋磁控管396

12.4.2 回旋潘尼管399

12.5 扩展互作用速调管403

12.6 微波电真空器件的新发展405

12.6.1 微波管的发展方向405

12.6.2 微波功率模块（MPM）406

12.6.3 真空微电子器件407

12.6.4 等离子体填充微波管410

12.6.5 太赫兹（THz）技术412

第13章 相对论电子注器件（高功率微波器件）415

13.1 概述415

13.1.1 相对论电子注器件的特点415

13.1.2 高功率微波的应用417

13.1.3 相对论电子注电磁辐射的物理基础419

13.2 相对论切伦柯夫器件422

13.2.1 相对论行波管422

13.2.2 相对论返波管423

13.2.3 多波切伦柯夫振荡器424

13.3 相对论正交场器件425

13.3.1 相对论磁控管425

13.3.2 磁绝缘线振荡器（MILO）429

13.4 相对论回旋管431

13.4.1 普通强流相对论电子注回旋管431

13.4.2 回旋自谐振脉塞（CARM）432

13.4.3 电旋管和磁旋管434

13.5 自由电子激光439

13.5.1 自由电子激光的结构与特点440

13.5.2 简单工作原理442

13.5.3 自由电子激光的分类444

13.6 相对论速调管与虚阴极振荡器445

13.6.1 相对论速调管445

13.6.2 后加速相对论速调管446

13.6.3 渡越管448

13.6.4 虚阴极振荡器450

第14章 微波半导体器件453

14.1 概述453

14.1.1 半导体器件的发展概况453

14.1.2 半导体器件和电真空器件的比较454

14.2 半导体结455

14.2.1 半导体的能带和导电性能455

14.2.2 PN结457

14.2.3 肖特基结460

14.3 微波非线性二极管462

14.3.1 检波、混频管（变阻管）462

14.3.2 PIN二极管464

14.3.3 变容二极管464

14.3.4 阶跃恢复二极管467

14.4 微波负阻二极管469

14.4.1 雪崩渡越时间二极管469

14.4.2 转移电子器件44耿氏二极管474

14.5 微波晶体管484

14.5.1 微波双极晶体管484

14.5.2 微波场效应晶体管489

14.5.3 异质结微波晶体管493

第15章 微波电真空工艺特点和电真空材料497

15.1 电真空工艺特点497

15.2 电真空常用金属与合金501

15.2.1 难熔金属501

15.2.2 非难熔金属503

15.2.3 贵金属508

15.3 电真空常用介质材料509

15.3.1 电真空陶瓷的特性509

15.3.2 电真空常用陶瓷511

15.3.3 电真空玻璃的特性514

15.3.4 电真空常用玻璃517

15.3.5 硅橡胶517

15.4 电真空常用特殊材料—发射材料520

15.4.1 热电子发射和热阴极520

15.4.2 场致电子发射和场致发射阴极528

15.4.3 光电子发射和光电阴极531

15.4.4 次级电子发射与次级发射体532

15.4.5 铁电阴极534

15.5 电真空常用其他特殊材料535

15.5.1 膨胀合金535

15.5.2 吸气材料537

15.5.3 磁性材料539

15.5.4 焊料542

第16章 微波管零件的制造和处理545

16.1 零件的制造545

16.1.1 常规机械加工545

16.1.2 特种加工547

16.1.3 微细加工与LIGA技术553

16.2 零件的净化557

16.2.1 零件净化的必要性558

16.2.2 零件的机械净化559

16.2.3 零件的化学及电化学净化559

16.2.4 零件的超声波清洗563

16.3 零件的热处理564

16.3.1 热处理的作用564

16.3.2 零件热处理的方式565

16.4 零件的涂覆567

16.4.1 表面涂覆的作用567

16.4.2 零件的机械涂覆和物理涂覆569

16.4.3 零件的化学涂覆和电化学涂覆573

第17章 微波管零件的连接578

17.1 零件的常用连接方法578

17.1.1 电阻焊578

17.1.2 钎焊580

17.1.3 熔融焊583

17.2 零件的其他连接方式589

17.2.1 压力焊589

17.2.2 机械连接594

17.2.3 接法连接596

17.3 陶瓷与金属的封接600

17.3.1 钼锰法陶瓷金属化600

17.3.2 活性金属法陶瓷封接601

17.3.3 金属—陶瓷封接结构603

17.3.4 金属—陶瓷其他封接方法608

17.4 玻璃与金属的封接609

17.4.1 金属—玻璃封接的机理与材料609

17.4.2 金属—玻璃封接结构611

17.4.3 金属—玻璃封接工艺612

第18章 微波管总成工艺615

18.1 微波管的装配615

18.1.1 微波管装配的一般要求615

18.1.2 微波管装配的特点616

18.2 微波管排气617

18.2.1 排气不充分的影响617

18.2.2 微波管排气的一般过程619

18.3 排气设备和真空泵623

18.3.1 排气台623

18.3.2 气体输运泵628

18.3.3 气体捕集泵632

18.4 真空的测量与检漏635

18.4.1 真空测量—真空计635

18.4.2 真空检漏639

18.4.3 典型超高真空系统实例644

18.5 微波管的老炼与调试、测试645

18.5.1 微波管的老炼645

18.5.2 微波管的调试646

18.5.3 微波管的测试649

附录654

附录Ⅰ 一些物理常数654

附录Ⅱ 用于构成十进倍数和分数单位的词头655

附录Ⅲ 标准矩形波导656

附录Ⅳ 标准圆波导（单位：英寸）658

附录Ⅴ 标准脊波导（美国E.I.A推荐）659

附录Ⅵ 国产矩形与扁矩形波导规格661

附录Ⅶ 国产同轴线参数表662

附录Ⅷ Jm（ξ）和J′m（ξ）的200个根—μmn或μ′mn663

附录Ⅸ 分贝与电压和功率的关系665

附录Ⅹ 电压反射系数和电压驻波系数与分贝值的关系668

附录Ⅺ 电子速度、相对论因子与加速电压的关系671

附录Ⅻ 元素周期表672

参考文献673