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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k 6

1.2.2 截止波数kc 8

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T 102

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λ 198

7.2.2 品质因数Q 199

7.2.3 等效电导G.和特性阻抗ρo 200

7.2.4 有载品质因数QL与耦合系数β 201

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′mn 663

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