微波工程技术 第2版PDF电子书下载

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k 8

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T 137

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？o 270

8.2.2 品质因数Qo 271

8.2.3 等效电导Go和特性阻抗po 273

8.2.4 有载品质因数QL与耦合系数β 274

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′mn 731

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