高功率微波 第2版PDF电子书下载

第1章 引论 1

1.1 高功率微波的起源 1

1.2 高功率微波的基本方式 3

1.3 高功率微波的发展趋势 8

1.4 相关读物 10

参考文献 10

第2章 高功率微波的系统设计 12

2.1 用系统观点看高功率微波 12

2.2 系统概观 14

2.3 将子系统结合为系统 15

2.3.1 前级电源 16

2.3.2 脉冲功率 18

2.3.3 微波源 19

2.3.4 模式转换器和天线 20

2.4 系统的关键问题 21

2.5 高性能系统的设计方法 22

2.5.1 NAGIRA：超系统的模型机 23

2.5.2 超系统的构成 25

2.5.3 天线与模式转换器 26

2.5.4 返波振荡器（BWO） 27

2.5.5 脉冲功率子系统 28

2.6 小结 33

习题 33

参考文献 34

第3章 高功率微波的应用 35

3.1 引言 35

3.2 高功率微波武器 35

3.2.1 高功率微波武器的一般特性 37

3.2.2 电磁炸弹 43

3.2.3 第一代微波武器 44

3.2.4 高功率微波武器的作用 47

3.2.5 电磁恐怖主义 49

3.2.6 能量耦合 49

3.2.7 电磁防护 52

3.2.8 微波对电子器件的破坏作用 52

3.2.9 小结 55

3.3 高功率雷达 55

3.4 功率传送 56

3.5 太空推进器 62

3.5.1 向地球轨道发射 62

3.5.2 从地球轨道向星际轨道和宇宙空间发射 68

3.5.3 大型太空飞行器 72

3.6 等离子体加热 73

3.7 高能粒子加速器 77

习题 82

参考文献 84

第4章 微波基础知识 88

4.1 引言 88

4.2 电磁学基础概念 88

4.3 波导管 90

4.3.1 方形波导模 92

4.3.2 圆形波导模 97

4.3.3 波导管与谐振腔的功率容量 99

4.4 周期性慢波结构 105

4.4.1 轴向变化的慢波结构 106

4.4.2 角向变化的慢波结构 109

4.5 谐振腔 114

4.6 强流相对论电子束 117

4.6.1 二极管中的空间电荷限制电流 118

4.6.2 强流二极管中的束流箍缩 120

4.6.3 漂移管中的空间电荷限制电流 120

4.6.4 有限轴向磁场中的电子回旋轨道 122

4.7 磁绝缘电子层 123

4.8 产生微波的相互作用原理 124

4.8.1 基本相互作用过程 124

4.8.2 O型器件中的相互作用 126

4.8.3 M型器件中的相互作用 130

4.8.4 空间电荷器件 130

4.9 放大器与振荡器、强电流与弱电流工作模式 132

4.10 相位与频率控制 134

4.11 小结 135

习题 135

参考文献 137

第5章 主要相关技术 139

5.1 引言 139

5.2 脉冲功率 140

5.2.1 磁场储能 144

5.2.2 磁通量压缩 145

5.3 电子束和电子层 149

5.3.1 阴极材料 149

5.3.2 电子束二极管 152

5.4 微波脉冲压缩 154

5.5 天线与传输 158

5.5.1 模式转换器 158

5.5.2 天线的基础知识 159

5.5.3 窄带天线 162

5.5.4 宽带天线 166

5.6 诊断 167

5.6.1 功率 168

5.6.2 频率 168

5.6.3 差频测量 170

5.6.4 相位 171

5.6.5 能量 171

5.7 高功率微波设施 173

5.7.1 室内设施 173

5.7.2 室外设施 175

5.7.3 微波安全事项 177

5.7.4 X射线安全事项 179

习题 180

参考文献 180

第6章 超宽带系统 183

6.1 超宽带的定义 183

6.2 超宽带开关技术 186

6.2.1 火花隙开关 186

6.2.2 固态开关 189

6.3 超宽带天线技术 192

6.4 超宽带系统 194

6.4.1 中频系统 194

6.4.2 宽频系统 197

6.4.3 超频系统 197

6.5 小结 200

习题 200

参考文献 200

第7章 相对论磁控管与磁绝缘线振荡器 202

7.1 引言 202

7.2 历史 203

7.3 设计原理 204

7.3.1 磁控管和CFA器件的“冷”频率特性 207

7.3.2 工作电压与外加磁场 211

7.3.3 磁控管的特性 213

7.3.4 磁控管设计原理的小结 215

7.4 工作特性 217

7.4.1 固定频率磁控管 218

7.4.2 频率可调磁控管 220

7.4.3 可重复工作的高平均输出功率磁控管 221

7.4.4 采用磁控管的高功率微波系统MTD-1和Orion 225

7.5　主要研究课题 226

7.5.1 脉冲缩短现象 227

7.5.2 峰值功率：多器件的锁相和透明阴极磁控管 229

7.5.3 转换效率：轴向损失电流的抑制和微波的提取方法 231

7.6 物理极限 233

7.6.1 功率极限 233

7.6.2 效率极限 236

7.6.3 频率极限 238

7.7 磁绝缘线振荡器 238

7.8 正交场放大器 242

7.9 小结 242

习题 243

参考文献 245

第8章 返波振荡器，多波Cerenkov发生器，O型Cerenkov器件 249

8.1 引言 249

8.2 历史 250

8.3 设计原理 252

8.3.1 慢波结构：尺寸与频率 254

8.3.2 引入电子束：不同器件中的共振相互作用 256

8.3.3 启动电流与增益 261

8.3.4 峰值输出功率：数值模拟的意义 264

8.4 工作特性 268

8.4.1 MWCG、MWDG和RDG 269

8.4.2 返波振荡器（BWO） 272

8.4.3 行波管（TWT） 275

8.5 主要研究课题 278

8.5.1 脉冲缩短现象 278

8.5.2 使用弱磁场的BWO 280

8.5.3 以提高效率为目的的SWS轴向变化 281

8.5.4 其他O型器件：DCM、PCM和等离子体加载BWO 281

8.6 基本极限 282

8.7 小结 283

习题 284

参考文献 287

第9章 速调管与后加速相对论速调管 293

9.1 引言 293

9.2 历史 295

9.3 设计原理 296

9.3.1 电压、电流和磁场 296

9.3.2 漂移管半径 297

9.3.3 速调管谐振腔 298

9.3.4 电子速度的调制、电子束的群聚和谐振腔的间距 300

9.3.5 低阻抗相对论速调管中的电子束调制 302

9.3.6 速调管的电路模型 304

9.3.7 后加速相对论速调管的特性 306

9.4 工作特性 307

9.4.1 高阻抗弱相对论速调管 307

9.4.2 高阻抗相对论速调管 311

9.4.3 低阻抗速调管 315

9.4.4 后加速相对论速调管 322

9.5 主要技术课题 324

9.5.1 高功率多束速调管和层状束速调管 324

9.5.2 低阻抗环状束速调管 325

9.6 物理极限 329

9.6.1 笔形束速调管 329

9.6.2 环状束速调管 330

9.6.3 后加速相对论速调管 332

9.7 小结 332

习题 332

参考文献 335

第10章 虚阴极振荡器、回旋管、电子回旋脉塞和自由电子激光 339

10.1 引言 339

10.2 虚阴极振荡器 340

10.2.1 虚阴极振荡器的历史 340

10.2.2 虚阴极振荡器的设计原理 341

10.2.3 虚阴极振荡器的基本特征 346

10.2.4 改进型虚阴极振荡器 348

10.2.5 虚阴极振荡器的物理极限和发展前景 356

10.3 回旋管与电子回旋脉塞 356

10.3.1 回旋管和电子回旋脉塞的历史 357

10.3.2 回旋管的设计原理 358

10.3.3 回旋管的工作特性 364

10.3.4 回旋自共振脉塞与回旋速调管 368

10.3.5 电子回旋脉塞的发展前景 372

10.4 自由电子激光 373

10.4.1 自由电子激光的历史 373

10.4.2 自由电子激光的设计原理 373

10.4.3 自由电子激光的基本特性 381

10.4.4 自由电子激光的发展前景 385

10.5 小结 386

习题 387

参考文献 388

附录 高功率微波公式集 397

A.1 电磁学 397

A.2 波导管和谐振腔 398

A.3 脉冲功率和电子束 401

A.4 微波源 403

A.5 传播和天线 404

A.6 应用 407

索引与中英文对照 409