微波电子学教程

《微波电子学教程》主要讨论微波电子学基本原理以及相对应发展的器件工作机理和相关设计技术（包括速调管、行波管和回旋管），同时简要介绍器件向短毫米波和太赫兹频段的发展情况。通过研究电子在直流电磁场作用下的产生、运动、成形、控制，以及其在真空中与部分特殊高频电路（谐振腔、慢波和快波结构等）中电磁场相互作用，将电子的直流能量转换为微波能量（振荡、放大）。结合三种类型真空微波电子器件工作机理和设计技术的讨论，帮助读者熟悉电子注与谐振和行波电路以及高次模式电磁场相互作用的特点，为不同类型器件研制和在不同形式中应用（例如：雷达与加速器）奠定理论基础。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 微波电子学发展历史和现状 1
1.1.1 电子学基础 1
1.1.2 真空电子学和电子器件 2
1.1.3 微波电子学和器件的发展.2
1.2 真空微波电子器件的应用 4
1.2.1 微波电子管对现代高技术战争制电磁权的影响 4
1.2.2 雷达 5
1.2.3 电子对抗 6
1.2.4 微波通信 6
1.2.5 加速器 7
1.2.6 微波定向能武器 8
1.2.7 微波与物质相互作用 8
1.3 微波电子学研究的内容.13
参考文献 15
第2章 电子在静电磁场中的运动 16
2.1 电子运动 16
2.1.1 电子在外加均匀正交静电磁场中的运动 16
2.1.2 电子在外加均匀相互平行静电磁场中的运动 22
2.1.3 相对论速度修正 25
2.1.4 轴对称场中电子的运动 28
2.2 附加均匀恒定非磁性力场对电子运动的影响 32
2.3 电透镜和磁透镜 34
2.3.1 电透镜（旋转对称电场对电子的聚焦和发散） 34
2.3.2 磁透镜 37
2.4 磁场空间缓慢变化对电子运动的影响 38
2.4.1 磁场缓变非均匀性描述 38
2.4.2 散度项的影响→磁矩不变性（绝热压缩） 40
2.4.3 梯度项的影响→梯度漂移* 41
2.4.4 *率项的影响→*率漂移* 43
2.4.5 剪切项的影响 45
2.4.6 绝热不变量 45
2.4.7 磁镜效应 46
2.5 多电子集体产生的场及其影响 47
2.5.1 多电子产生的电场 47
2.5.2 电子注通用发散*线 51
2.5.3 多电子产生的磁场 55
第2章习题 56
参考文献 57
第3章 电子注的产生、传输和控制 58
3.1 阴极 58
3.1.1 概述 58
3.1.2 热发射 61
3.1.3 热阴极的演化历程 75
3.1.4 浸渍扩散阴极 78
3.1.5 阴极的寿命 82
3.2 电子枪 83
3.2.1 皮尔斯电子枪 84
3.2.2 电子注的控制技术 98
3.3 电子注 101
3.3.1 概述 101
3.3.2 均匀磁场聚焦 102
3.3.3 均匀场聚焦与层流性 108
3.3.4 均匀磁场聚焦与非层流电子注 124
3.3.5 周期永磁聚焦（层流电子注） 125
第3章习题.131
参考文献 132
第4章 快波与慢波.133
4.1 导波的分类 133
4.2 慢波.136
4.2.1 慢波的起源及其实现途径 136
4.2.2 慢波特性基本参量 139
4.3 周期系统 141
4.3.1 均匀系统 142
4.3.2 周期系统——弗洛凯定理 142
4.3.3 空间谐波 143
4.3.4 周期系统的色散特性，布里渊图 144
4.4 周期系统等效电路 146
4.4.1 T 型网络级联的基本特性 146
4.4.2 几种典型的滤波网络 148
4.4.3 周期加载的均匀传输线 150
4.5 螺旋线 153
4.5.1 定性分析 153
4.5.2 定量分析 155
4.6 耦合腔 163
4.6.1 色散特性 163
4.6.2 双槽型耦合腔行波管 172
4.7 交错双栅 183
4.7.1 任意形状交错双栅模型和场解 183
4.7.2 色散、耦合阻抗和高频损耗 186
4.7.3 计算实例和比较 189
4.8 快波.193
4.8.1 快波的起源及其实现途径 193
4.8.2 色散*线与横向同步 198
第4章习题.202
参考文献 202
第5章 速调管 204
5.1 电子注与间隙的相互作用 204
5.1.1 平面栅控间隙 204
5.1.2 非平面无栅间隙 214
5.2 电子的群聚 220
5.2.1 轨道群聚 220
5.2.2 考虑空间电荷力时的电子群聚 224
5.2.3 实验验证 244
5.3 耦合（调制）系数和电子负载 247
5.3.1 耦合系数（有栅间隙） 247
5.3.2 电子负载（平板有栅间隙） 248
5.3.3 耦合系数（无栅间隙） 251
5.3.4 电子负载（无栅间隙） 252
5.4 谐振腔 257
5.4.1 从谐振电路到谐振腔 257
5.4.2 谐振腔的功率耦合 260
5.4.3 谐振腔的调谐 262
5.4.4 谐振腔的场分布表达式 263
5.4.5 谐振腔的高频损耗 265
5.4.6 谐振腔的设计和计算 266
5.5 速调管工作原理及特性 267
5.5.1 速调管分类 267
5.5.2 两腔速调管工作 268
5.5.3 速调管小信号工作（增益） 270
5.5.4 速调管功率输出特性 272
5.6 特殊用途速调管 276
5.6.1 高效率速调管 276
5.6.2 高功率速调管 283
5.6.3 宽带速调管 287
5.6.4 多注速调管 291
第5章习题.294
参考文献 294
第6章 行波管 297
6.1 注波相互作用的小信号理论 297
6.1.1 电子注中的高频电流 297
6.1.2 线路方程 298
6.1.3 特征方程 299
6.1.4 同步状态 300
6.1.5 非同步状态 305
6.1.6 线路损耗的影响 307
6.1.7 空间电荷的影响 308
6.2 螺旋线行波管 312
6.2.1 螺旋线的带宽 312
6.2.2 增益 318
6.2.3 功率 322
6.2.4 效率 330
6.3 耦合腔行波管 334
6.3.1 耦合腔行波管原理 334
6.3.2 耦合腔行波管小信号分析 335
6.3.3 耦合腔行波管大信号分析 343
6.4 收集极 345
6.4.1 功率耗散 346
6.4.2 功率回收(降压收集极） 347
第6章习题.359
参考文献 360
第7章 回旋管 361
7.1 回旋管发展和应用概述 361
7.1.1 引言 361
7.1.2 回旋管的基本组织结构及系列家族 361
7.1.3 回旋管和普通微波管的一些性能的比较.363
7.1.4 回旋管的发展现状 364
7.1.5 回旋管的应用 365
7.2 电子回旋脉塞辐射机理 366
7.2.1 相对论电子在恒定磁场中的运动 367
7.2.2 回旋电子受激辐射机理 368
7.3 磁控注入电子枪 373
7.3.1 电子枪的结构模型和基本参数 374
7.3.2 电子枪性能 379
7.4 波导场横向分布的局部展开 382
7.5 回旋管线性理论 386
7.5.1 电子动力学 386
7.5.2 高频场动力学 387
7.6 回旋管的自洽非线性理论 389
7.6.1 概述 389
7.6.2 电子动力学 390
7.7 回旋振荡器 391
7.7.1 开放式谐振腔 392
7.7.2 模式选择和抑制 395
7.7.3 注波互作用分析 397
7.7.4 准光模式变换器 397
7.7.5 磁扫描系统 405
7.8 回旋行波放大器 409
7.8.1 线性分析 409
7.8.2 自洽非线性分析 419
第7章习题.426
参考文献 426
第8章 太赫兹(THz）波产生的问题和器件相适应发展概述 429
8.1 引言.429
8.1.1 THz 波特点 429
8.1.2 THz 波产生遇到的问题及解决办法 430
8.2 传统器件用于THz波产生的高频电路结构变化 433
8.2.1 梯形线 433
8.2.2 哑铃型多间隙腔 437
8.2.3 折叠波导 440
8.2.4 交错双栅 444
8.2.5 *折线型慢波结构 448
8.3 带状注电子枪 452
8.3.1 引言 452
8.3.2 带状注的成形 452
8.4 带状电子注的传输控制 455
第8章习题 459
参考文献 459
附录 交错双栅色散特性和损耗公式 463
A.1 色散特性 463
A.2 矩形交错双栅欧姆损耗表达式分子项 470