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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