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第1章 绪论1

1.1 速调管基本原理2

1.2 速调管的发展历史和现状3

1.3 速调管理论和计算模拟的发展概况16

1.4 本书主要内容20

参考文献21

第2章 速调管中的物理过程27

2.1 速度调制和群聚27

2.2 感应电流33

2.3 耦合系数35

2.3.1 有栅间隙的情况35

2.3.2 无栅间隙的情况37

2.4 电子负载44

2.4.1 有栅间隙的电子负载44

2.4.2 无栅间隙的电子负载47

2.5 相对论效应54

2.5.1 速度调制的相对论修正因子54

2.5.2 电子负载的相对论修正因子55

参考文献56

第3章 速调管的小信号理论58

3.1 空间电荷波理论58

3.1.1 基本方程59

3.1.2 无限大电子注的情况62

3.2 等离子体频率缩减因子64

3.2.1 电子注充满漂移管的情况65

3.2.2 电子注未充满漂移管的情况66

3.2.3 空心电子注的等离子体频率缩减因子67

3.2.4 计算等离子体频率缩减因子的近似方法.68

3.3 考虑空间电荷效应的耦合系数和电子负载69

3.3.1 单间隙谐振腔中的耦合系数和电子负载71

3.3.2 双间隙耦合腔中的耦合系数和电子负载.71

3.4 速调管输入段和输出段的等效电路73

3.4.1 输入腔的等效电路73

3.4.2 输出腔的等效电路76

3.4.3 中间腔的等效电路77

3.5 速调管增益一频率特性的计算78

3.5.1 线性叠加法78

3.5.2 等效传输线法80

3.5.3 速调管群聚段的设计和小信号增益一频率特性的计算82

3.5.4 计算实例83

参考文献84

第4章 速调管的大信号理论和计算86

4.1 引言86

4.2 空间电荷力的计算88

4.2.1 静电格林函数88

4.2.2 电子圆盘的空间电荷力91

4.2.3 电子圆环的空间电荷力93

4.3 一维电子圆盘模型95

4.3.1 模型和假设95

4.3.2 电子圆盘的运动方程96

4.3.3 空间电荷力的计算97

4.3.4 谐振腔间隙电场的计算99

4.3.5 谐振腔间隙中感应电流、电子负载和间隙电压的计算100

4.3.6 效率的计算104

4.3.7 多注速调管中注一波互作用的计算105

4.3.8 一维速调管大信号计算软件介绍106

4.3.9 计算实例107

4.4 二维电子圆环模型111

4.4.1 模型和假设111

4.4.2 圆环间的空间电荷力113

4.4.3 二维速调管大信号计算软件LP介绍115

4.4.4 计算实例116

4.4.5 维速调管计算软件—Arsenal119

4.5.1 软件简介120

4.5.2 基本方程121

4.5.3 电子注与谐振腔间隙电场相互作用的计算126

4.5.4 Arsenal软件的特点和功能127

4.5.5 计算实例131

4.5.5 维速调管计算软件—FCI132

4.6.1 时变空间电荷场的计算133

4.6.2 粒子运动方程135

4.6.3 旋转速度135

4.6.4 数值噪声和不稳定性问题135

4.6.5 高频谐振腔的模拟136

4.6.6 计算实例138

4.7 粒子模拟计算软件MAGIC及其在速调管中的应用140

4.7.1 MAGIC的计算方法和特点140

4.7.2 100MWS波段高功率速调管的计算模拟142

4.7.3 X波段速调管的计算模拟143

4.7.4 P波段速调管的计算模拟145

4.8 速调管计算软件—TESLA149

4.8.1 物理模型和计算方法149

4.8.2 模拟计算实例151

参考文献153

第5章 电子光学系统的理论和计算157

5.1 引言157

5.2 强流电子光学系统的基本理论162

5.2.1 基本原理和基本概念162

5.2.2 强流电子光学系统的基本方程组164

5.2.3 轴对称电子光学系统的基本方程组165

5.2.4 电子注在空间电荷作用下的发散167

5.3 电子注的聚焦168

5.3.1 平行电子注的聚焦168

5.3.2 阴极为任意程度屏蔽时均匀磁场中的轴对称电子注171

5.4 电子光学系统的计算模拟178

5.4.1 二维电子光学计算模拟181

5.4.2 三维电子光学计算模拟184

5.5 大功率速调管电子光学系统的计算举例187

5.5.1 C波段1.5MW高功率速调管电子光学系统的计算188

5.5.2 X波段连续波速调管电子光学系统的计算192

5.6 多注电子光学系统的计算模拟197

5.6.1 周期反转永磁聚焦系统的设计考虑198

5.6.2 周期反转永磁聚焦系统中横向磁场200

5.6.3 多电子注系统中的横向磁场201

5.6.4 电子枪枪区的磁场分布和横向磁场对电子注聚焦的影响203

5.6.5 多注电子注的调制方式207

5.6.6 多注电子枪的设计考虑和举例209

参考文献216

第6章 谐振腔的理论和计算218

6.1 引言218

6.2 谐振腔的一般理论220

6.2.1 谐振腔中电磁场的基本方程220

6.2.2 谐振腔的自由振荡情况222

6.2.3 谐振腔的输入阻抗225

6.2.4 谐振腔与波导腔的耦合227

6.2.5 流入谐振腔的功率228

6.3 速调管谐振腔基本参数和等效电路230

6.3.1 圆柱形谐振腔230

6.3.2 矩形谐振腔232

6.3.3 谐振腔的等效电路和基本参数234

6.4 谐振腔与外电路的耦合237

6.4.1 计算输出腔外Q的方法（一）237

6.4.2 计算输出腔外Q的方法（二）239

6.4.3 计算输出腔外Q的方法（三）241

6.5 重入式谐振腔等效电路参数的计算244

6.6 计算重入式谐振腔参数的格林函数法252

6.7 谐振腔参数的数值计算257

6.7.1 三维电磁场计算软件ISFEL3D258

6.7.2 三维电磁场计算软件CST-微波工作室261

6.8 多注速调管谐振腔264

6.8.1 电子注分布264

6.8.2 间隙电场分布266

6.9 高次模谐振腔268

6.9.1 矩形高次模谐振腔270

6.9.2 圆柱形高次模谐振腔271

6.9.3 同轴高次模谐振腔274

参考文献279

第7章 宽带输出电路的理论和计算283

7.1 引言283

7.2 滤波器加载宽带输出电路的理论287

7.2.1 滤波器加载输出电路的基本原理288

7.2.2 输出间隙与负载的功率交换289

7.2.3 微波滤波器的基本理论291

7.2.4 等波纹切比雪夫衰减函数的低通原型滤波器的设计306

7.2.5 最小插入衰减为零的切比雪夫低通原型滤波器的元件值的计算312

7.3 滤波器加载宽带输出电路的设计计算313

7.3.1 微波滤波器第一节参数的计算313

7.3.2 最佳等波纹切比雪夫低通原型滤波器的元件值的确定315

7.3.3 滤波器加载宽带输出电路的设计步骤317

7.3.4 滤波器加载宽带输出电路的阻抗频率特性的计算321

7.3.5 滤波器加载宽带输出电路的设计举例322

7.4 双间隙耦合腔输出电路325

7.4.1 无载双间隙耦合腔的研究325

7.4.2 双间隙耦合腔输出电路的工作方式331

7.4.3 有载双间隙耦合腔输出电路的等效电路.332

7.4.4 重叠模双间隙耦合腔输出电路的设计计算334

7.4.5 滤波器加载重叠模双间隙耦合腔输出电路的设计计算337

7.4.6 滤波器加载双间隙耦合腔输出电路的设计计算340

7.5 宽带输出电路阻抗一频率特性的三维计算机模拟346

7.5.1 滤波器加载宽带输出电路阻抗频率特性的三维计算机模拟347

7.5.2 双间隙耦合腔宽带输出电路阻抗频率特性的三维计算机模拟352

7.6 双间隙耦合腔输出电路的稳定性358

7.6.1 双间隙耦合腔中电子与高频场互作用分析358

7.6.2 双间隙耦合腔稳定性分析361

F7.Ⅰ 基于耦合谐振腔理论的滤波器加载输出电路的设计方法363

F7.Ⅰ.1 基本理论363

F7.Ⅰ.2 设计举例370

参考文献375

第8章 高功率输出窗的理论和计算375

8.1 引言375

8.2 盒型窗376

8.2.1 等效电路377

8.2.2 介质窗片引入的等效电容379

8.2.3 矩形波导与圆波导连接处引入的电纳B1381

8.2.4 盒型输出窗的设计步骤和设计举例383

8.2.5 半波长盒型窗的设计计算385

8.3 矩形波导窗388

8.3.1 无匹配膜片的矩形波导窗的谐振特性389

8.3.2 加匹配膜片的矩形波导窗391

8.3.3 加匹配膜片的矩形波导窗的设计举例394

8.4 盒型输出窗的谐振模式396

8.5 输出窗的功率容量401

8.5.1 峰值功率的限制401

8.5.2 盒型输出窗热损耗的计算403

参考文献408