微波器件原理PDF电子书下载

前言 1

绪论 3

1　微波器件的发展简史 3

2　微波器件的应用 6

第一章　微波电子学基础与三、四极管 8

1.1　真空电子管原理 8

1.1-1　真空二极管 8

1.1-2　真空三极管 9

1.1-3　电子管的高频效应 12

1.2　电子渡越时间和渡越角 14

1.2-1　电子渡越时间和渡越角 14

1.2-2　电子运动时空图 16

1.3　微波器件中的感应电流原理 18

1.3-1 自由电荷运动引起的感应电流 18

1.3-2　拉姆定理 21

1.3-3　稳定状态下电子流的感应电流 22

1.3-4　密度调制电子流通过平板间隙时的感应电流 22

1.4 电子流与电场的能量交换 24

1.4-1 电子流与电场间的能量转换 24

1.4-2　作用电场的建立和能量摄取 26

1.4-3　摄取电子注能量的高频耦合系统 27

1.5　小信号状态下的电子现象 28

1.5-1　等效二极管和渡越角 28

1.5-2　小信号条件下三极管的输入电导 29

1.5-3　阴极发射能力引起的频率限制 32

1.6　微波三、四极管放大器和振荡器 33

1.6-1　基本电路的选择 33

1.6-2　微波三、四极管振荡器及放大器的结构 35

1.6-3　高频运用对微波三、四极管结构设计的要求 36

1.6-4　微波三、四极管的典型结构 36

1.6-5　微波三、四极管的应用范围 38

1.7　真空微电子三极管 39

1.7-1　真空微电子器件的基本结构和特点 39

1.7-2　薄膜场发射阴极 40

1.7-3　微波真空微电子三极管放大器 41

习题 45

主要参考书目 46

第二章　速调管 47

2.1　电子流的动态控制原理 47

2.2　电子注的速度调制原理 49

2.2-1　理想间隙的速度调制 50

2.2-2　电子注耦合系数 51

2.2-3　输入间隙的电子注负载 53

2.3　电子注的漂移群聚 54

2.3-1　单段漂移空间的群聚 54

2.3-2　群聚电流的谐波分析 58

2.3-3　空间电荷效应 59

2.4　能量转换效率和双腔速调管放大器 61

2.4-1　输出间隙中的能量转换 61

2.4-2　双腔速调管放大器 63

2.4-3　双腔速调管的其他用途 69

2.4-4　双腔速调管的应用和典型参数 75

2.5　空间电荷波原理 77

2.5-1　无界电子注中的空间电荷波方程 77

2.5-2　空间电荷波的性质及分布 80

2.5-3　漂移管对空间电荷波的影响 83

2.6　多腔速调管 88

2.6-1　多级群聚的定性分析 89

2.6-2　多腔速调管放大器增益的近似分析 92

2.6-3　输出功率和幅值特性 93

2.6-4　频宽 94

2.6-5　多腔速调管的结构 97

2.6-6　特种结构的多腔速调管 102

2.6-7　多腔速调管的应用和典型参数 103

习题 106

主要参考书目 107

第三章　电磁慢波系统 108

3.1　概述 108

3.2　慢波传播的条件 108

3.3　慢波系统的基本特性 112

3.3-1　慢波系统的色散特性 112

3.3-2　慢波系统的耦合阻抗 114

3.3-3　慢波线的特性阻抗 115

3.4　周期结构慢波线的基本特性 115

3.4-1　周期结构慢波线的基本性质 115

3.4-2　周期慢波线的基本定理 116

3.4-3　周期慢波线的通带与阻带 119

3.5　慢波线的场分析法 120

3.5-1　螺旋线慢波系统 121

3.5-2　梳形慢波系统 128

3.5-3　盘荷圆柱波导系统 131

3.6　慢波线的多导体传输线分析法 134

3.6-1　色散方程的求得 135

3.6-2　电磁储能与阻抗 138

3.6-3　几个典型例子 139

3.6-4　特性导纳Y（）的计算 141

3.6-5　双阶慢波线的分析 144

3.7　慢波线的等效电路分析法 151

3.7-1　等效滤波网络的基本特性 151

3.7-2　密尔曼系统 154

3.7-3　对称电感耦合膜片加载圆波导 157

3.7-4　交叉耦合孔耦合腔慢波线 160

3.7-5　网络参量的计算 162

3.8　小结 163

习题 164

主要参考书目 165

第四章　行波管 167

4.1　行波管的基本原理和结构 167

4.2　行波管的小信号理论 170

4.2-1　行波场对电子注的作用 171

4.2-2　电子注对行波场的作用 173

4.2-3　行波管的特征方程及其解答 176

4.2-4　行波管的小信号增益 177

4.3　行波管小信号理论的进一步讨论 179

4.3-1　普遍情况下的特征方程 180

4.3-2　起始损耗和增益计算 184

4.4　输出功率、效率和非线性现象 186

4.4-1　输出功率和效率 186

4.4-2　输入-输出幅值特性 187

4.4-3　提高效率的方法 190

4.4-4　非线性失真 192

4.5　行波管的不稳定性 193

4.5-1　行波管的自激振荡条件 193

4.5-2　集中衰减器和高频切断 195

4.5-3　慢波线切断对增益和效率的影响 106

4.6　返波管 197

4.6-1　电子注与返波的相互作用原理 198

4.6-2　返波管的小信号理论 200

4.7　中小功率行波管的结构设计 204

4.7-1 电子枪 204

4.7-2　聚束系统 206

4.7-3　慢波线 207

4.7-4　螺旋线行波管的输入输出装置 209

4.8　耦合腔行波管 214

4.8-1　基本工作原理 214

4.8-2　耦合腔慢波线 216

4.8-3　耦合腔行波管的寄生振荡 218

4.8-4　耦合腔行波管的结构 219

习题 223

主要参考书目 224

第五章　正交场微波电子管 225

5.1　概述 225

5.2　静态磁控管的基本特性 227

5.2-1　静态磁控管中的电子运动和截止特性 227

5.2-2　静态磁控管中的阳极电流 231

5.3　磁控管中的谐振系统 235

5.3-1　磁控管谐振系统的谐振模式 235

5.3-2　谐振系统的谐振频率 237

5.3-3　相互作用空间内的高频场结构 241

5.3-4　电子与行波的同步空间谐波 243

5.4　磁控管中振荡的自激 245

5.4-1　自激的产生 245

5.4-2　磁控管的等效电路 246

5.4-3　磁控管中的相位聚焦和电子挑选 248

5.4-4　磁控管的同步电压门槛电压工作电压 250

5.5　磁控管振荡的稳定性 253

5.5-1　非π模式振荡的不稳定性 254

5.5-2　振荡在非π模式上的可能性 256

5.5-3　隔模带的作用 258

5.5-4　异腔式阳极块谐振系统 261

5.6　磁控管的效率 263

5.6-1　最大电子效率 263

5.6-2　线路效率和总效率 266

5.7　磁控管的工作特性和负载特性 268

5.7-1　激控管的工作特性 269

5.7-2　磁控管的负载特性 270

5.8　磁控管的频率调谐 273

5.8-1　容性调谐 274

5.8-2　感性调谐 275

5.8-3　旋转调谐 277

5.8-4　耦合腔调谐 278

5.9　同轴磁控管（CEM） 279

5.9-1　普通磁控管中存在的问题 279

5.9-2　同轴磁控管的基本原理和结构 280

5.9-3　同轴磁控管的特性 282

5.10　正交场放大管 284

5.10-1　分布发射式正交场放大管 284

5.10-2　注入式正交场放大管 287

习题 290

主要参考书目 291

第六章　毫米波电真空器件 292

6.1　概述 292

6.1-1　毫米波电子管的特点 292

6.1-2　传统微波管在毫米波段的现状与发展 293

6.2　扩展互作用速调管（EIA和EIO） 294

6.3　绕射辐射电子器件（奥罗管） 299

6.3-1　奥罗管简单工作原理 299

6.3-2　准光谐振腔 300

6.3-3　奥罗管的准光谐振系统 307

6.3-4　奥罗管的起振电流 310

6.3-5　奥罗管的特性 314

6.3-6　莱达管 317

6.3-7　绕射辐射电子器件的应用与发展 318

6.4　回旋管 319

6.4-1　概述 319

6.4-2　回旋管的基本工作原理 320

6.4-3　回旋管的高频系统 323

6.4-4　回旋管中的电子运动 326

6.4-5　回旋管的起振电流 329

6.4-6　回旋管的其它特性 331

6.4-7　回旋行波管 334

6.5　自由电子激光器简介 337

习题 340

主要参考书目 340

第七章　微波半导体二极管 341

7.1　概述 341

7.2　半导体物理基础与半导体结理论 342

7.2-1　半导体物理基础 342

7.2-2　半导体结理论 345

7.3　微波非线性二极管 356

7.3-1　微波混频、检波管（变阻管） 357

7.3-2　变容管 358

7.3-3　PIN管 359

7.3-4　电路应用举例 361

7.4　微波动态负阻二极管 369

7.4-1　雪崩管 369

7.4-2　势垒注入渡越时间二极管（Baritt） 385

7.4-3　转移电子器件（体效应管） 387

7.4-4　负阻器件的电路应用 401

习题 405

主要参考书目 406

第八章　微波晶体管 407

8.1　前言 407

8.2　微波双极晶体管 408

8.2-1　工作原理 408

8.2-2　微波性能 414

8.2-3　结构、材料和设计 420

8.3　微波场效应晶体管 422

8.3-1　工作原理 422

8.3-2　微波性能 430

8.4　异质结微波晶体管 433

8.4-1　异质结 433

8.4-2　异质结微波双极晶体管 436

8.4-3　高电子迁移率微波场效应管 437

8.5　微波半导体器件与电路的新进展 437

8.5-1　微波单片集成电路（MMIC） 437

8.5-2　光控微波半导体器件及电路的研究 439

8.6　微波晶体管的电路应用 442

8.6-1　微波晶体管的散射参数和噪声参量 442

8.6-2　微波晶体管放大器与振荡器 444

习题 446

主要参考书目 447