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第1章 绪论1

1.1 基本工作原理2

1.2 速调管的分类5

1.3 速调管的技术现状和发展趋势6

参考文献18

第2章 速调管的特性和工作参数21

2.1 速调管的性能指标21

2.1.1 速调管的主要特性21

2.1.2 速调管的副特性23

2.2 速调管的工作方式26

2.2.1 调制方式26

2.2.2 聚焦方式27

2.2.3 冷却方式28

2.2.4 高频输入和输出方式29

2.2.5 安装方式29

2.3 速调管的工作参数29

2.4 典型速调管的性能和工作参数31

参考文献33

第3章 速调管的总体设计34

3.1 微波电子系统对速调管性能的要求和总体设计考虑34

3.1.1 宽带雷达系统用宽带速调管（高脉冲功率应用场合）35

3.1.2 宽带雷达系统用宽带速调管（中等脉冲功率应用场合）36

3.1.3 窄带雷达系统用速调管37

3.1.4 中能粒子加速器用速调管38

3.1.5 高能粒子加速器用速调管（特高脉冲功率应用：正负电子对撞机，同步光源）38

3.1.6 长脉冲和连续波微波电子系统用速调管39

3.1.7 通信、广播系统和照射雷达用速调管（连续波应用）40

3.1.8 导弹导引头雷达用速调管（脉冲应用）41

3.2 影响速调管性能的主要因素41

3.2.1 输出功率41

3.2.2 效率42

3.2.3 瞬时带宽45

3.2.4 增益48

3.3 速调管总体设计计算49

3.3.1 电子注参数49

3.3.2 电子枪和聚焦磁场参数52

3.3.3 电子注群聚参数和谐振腔参数54

3.3.4 速调管群聚段的设计计算58

3.3.5 速调管输出段的设计60

3.3.6 速调管的冷却设计61

3.3.7 速调管环境适应性和可靠性的设计61

3.4 宽带速调管的设计61

3.4.1 电子注和谐振腔参数的选择61

3.4.2 宽带群聚段的设计66

3.4.3 宽带输出段的设计68

3.4.4 典型宽带速调管实例68

3.5 高效率速调管的设计73

3.5.1 速调管的二次谐波群聚74

3.5.2 典型高效率速调管80

3.6 多注速调管的设计82

3.6.1 影响多注速调管性能的主要因素83

3.6.2 多注速调管的设计考虑86

3.6.3 多注速调管的设计举例90

参考文献102

第4章 阴极和热子105

4.1 引言105

4.2 阴极的发射和蒸散特性106

4.3 氧化物阴极108

4.4 浸渍阴极111

4.4.1 浸渍阴极的发展历史111

4.4.2 浸渍阴极的技术水平113

4.4.3 影响浸渍阴极性能的因素116

4.5 热子和热子组件117

4.6 阴极在大功率速调管中的应用121

4.6.1 阴极在大功率速调管中的应用情况121

4.6.2 阴极发射不均匀性对电子注特性的影响124

4.6.3 阴极使用需要注意的一些问题124

参考文献126

第5章 电子枪和聚焦系统129

5.1 引言129

5.2 电子枪的调制方式131

5.3 电子枪的耐压133

5.3.1 真空中电极间的耐压133

5.3.2 电子枪陶瓷绝缘段的耐压137

5.3.3 电子枪的打火和损坏143

5.3.4 电子枪耐压的计算模拟145

5.4 电磁聚焦系统146

5.5 均匀永磁聚焦系统148

5.5.1 筒形永磁聚焦系统-1148

5.5.2 筒形永磁聚焦系统-2149

5.5.3 修正筒形永磁聚焦系统150

5.5.4 马鞍形（yoke）永磁聚焦系统152

5.5.5 永磁材料152

5.6 周期反转永磁聚焦系统154

5.7 周期永磁聚焦系统156

参考文献161

第6章 谐振腔163

6.1 引言163

6.2 谐振腔的优化设计164

6.2.1 谐振腔几何形状对特性阻抗的影响164

6.2.2 漂移管头的形状和尺寸的选择166

6.2.3 谐振腔特性的计算模拟168

6.3 谐振腔与外电路的耦合169

6.3.1 谐振腔与同轴线的耦合169

6.3.2 同轴窗的设计172

6.3.3 滤波器加载输入腔的设计173

6.3.4 谐振腔与波导耦合的计算173

6.3.5 谐振腔与波导的耦合方式175

6.4 谐振腔特性的测量176

6.4.1 谐振频率和品质因子的测量（中间谐振腔）176

6.4.2 输入和输出谐振腔外观品质因子Qext的测量177

6.4.3 谐振腔特性阻抗的测量181

6.5 谐振腔的加载184

6.5.1 谐振腔腔壁涂覆微波衰减材料184

6.5.2 外接同轴负载185

6.5.3 外加吸收谐振腔186

6.6 谐振腔的调谐188

6.6.1 电容调谐189

6.6.2 电感调谐190

6.6.3 复合调谐191

6.6.4 调谐机构对输出腔外观品质因子Qext的影响191

6.7 谐振腔的散热191

6.7.1 输出腔的高频损耗192

6.7.2 漂移管头散热的分析193

6.7.3 漂移管头温度的测量195

6.8 谐振腔的高频击穿196

参考文献198

第7章 输出电路200

7.1 引言200

7.2 滤波器加载宽带输出电路202

7.2.1 滤波器加载宽带输出电路的设计方法203

7.2.2 滤波器型宽带输出电路间隙阻抗—频率特性的计算208

7.2.3 滤波器型宽带输出电路的设计举例208

7.3 重叠模双间隙耦合腔宽带输出电路212

7.3.1 设计方法212

7.3.2 设计举例216

7.3.3 滤波器加载重叠模双间隙耦合腔输出电路的设计218

7.4 滤波器加载双间隙耦合腔宽带输出电路221

7.4.1 耦合方式221

7.4.2 设计考虑和设计步骤223

7.4.3 设计举例-1225

7.4.4 设计举例-2227

7.5 多模宽带输出电路229

7.5.1 径向耦合多腔输出电路229

7.5.2 双频谐振腔输出电路231

7.6 高峰值功率速调管的输出电路233

7.6.1 双间隙耦合腔输出电路233

7.6.2 无耦合双腔输出电路235

7.6.3 行波输出电路236

7.7 输出电路阻抗—频率特性测量和调试237

7.7.1 滤波器加载宽带输出电路的间隙阻抗—频率特性的测量原理237

7.7.2 双间隙耦合腔输出电路的间隙阻抗—频率特性的测量原理239

7.7.3 宽带输出电路阻抗—频率特性的测量和调试方法242

7.7.4 采用矢量网络分析仪测量宽带输出电路的阻抗—频率特性244

参考文献246

第8章 输出窗249

8.1 引言249

8.2 输出窗的设计计算251

8.2.1 盒型输出窗的设计计算251

8.2.2 半波长盒型窗（厚窗）的设计计算256

8.2.3 矩形波导窗的设计计算257

8.3 输出窗的材料259

8.4 输出窗损坏和机理分析262

8.4.1 窗表面污染引起的输出窗击穿264

8.4.2 输出窗谐振模式引起的输出窗损坏265

8.4.3 输出窗结构和工艺问题引起的输出窗损坏266

8.5 二次电子倍增效应及其抑制267

8.5.1 二次电子倍增效应267

8.5.2 抑制窗片二次电子倍增的方法269

8.6 输出窗的功率容量272

8.6.1 峰值功率的限制272

8.6.2 平均功率和连续波功率的限制273

8.7 输出窗的高功率试验274

8.7.1 行波谐振环的基本原理274

8.7.2 采用谐振腔法进行输出窗高功率试验277

8.7.3 输出窗高功率试验实例279

8.8 提高输出窗功率容量的方法和新型输出窗281

8.8.1 长盒型窗281

8.8.2 TE01模行波输出窗283

8.8.3 TE11模喇叭形输出窗284

8.8.4 TWC（Traveling Wave in Ceramic）型窗285

8.8.5 圆极化波盒型窗286

8.8.6 复合模行波窗287

8.8.7 TM01模输出窗288

参考文献290

第9章 收集极和冷却系统294

9.1 引言294

9.2 计算流体与发热面间热交换的基本公式296

9.3 风冷收集极的设计300

9.4 水冷收集极的设计304

9.5 蒸发冷却收集极的设计311

9.5.1 蒸发冷却的基本原理311

9.5.2 蒸发冷却收集极的设计计算313

9.5.3 速调管蒸发冷却系统316

9.6 速调管冷却系统317

9.6.1 冷却液和水净化系统317

9.6.2 速调管冷却表面和冷却回路的腐蚀和污垢318

9.7 降压收集极319

9.8 收集极绝缘陶瓷的微波泄漏323

9.9 收集极冷却结构的计算模拟324

参考文献326

第10章 速调管的结构和工艺328

10.1 引言328

10.2 电子枪结构和制备工艺329

10.3 高频互作用电路的结构设计和制备工艺332

10.4 谐振腔和调谐机构的结构335

10.4.1 调谐机构的结构336

10.4.2 信道调谐机构338

10.4.3 速调管的调谐步骤339

10.5 输出窗的结构和制备工艺340

10.6 钛泵和吸气剂343

10.6.1 钛泵343

10.6.2 吸气剂346

10.7 微波衰减材料和涂覆工艺347

10.8 速调管材料及其特性348

10.8.1 常用金属材料及其物理特性349

10.8.2 焊接材料352

10.9 速调管烘烤和排气工艺354

10.10 速调管的加工和制备工艺358

10.10.1 速调管零件的设计和加工358

10.10.2 速调管部件的装配和焊接工艺361

10.10.3 阴极和热子的制备工艺363

10.10.4 速调管总装配和烘烤排气工艺365

10.10.5 纯铁的防腐工艺366

10.11 真空卫生366

参考文献368

第11章 速调管的测试、老练和使用370

11.1 速调管测试系统370

11.2 电源和调制器371

11.2.1 线性调制器371

11.2.2 刚管脉冲调制器373

11.2.3 浮动板脉冲调制器和调制阳极脉冲调制器374

11.2.4 固态开关调制器376

11.2.5 高压直流电源377

11.3 速调管直流特性的测试378

11.3.1 低压发射特性的测量378

11.3.2 冷高压老练379

11.3.3 热高压老练和直流特性的测试380

11.3.4 多注速调管高压老练和直流特性的测试382

11.4 速调管高频特性的测试384

11.4.1 输出功率、效率和增益特性的测试384

11.4.2 相位噪声的测量387

11.4.3 相位灵敏度的测试388

11.4.4 微波包络和输出频谱特性的测量390

11.5 微波大功率测量和大功率负载391

11.6 负载失配对速调管性能的影响395

11.6.1 负载失配对输出电路间隙阻抗的影响397

11.6.2 负载失配对速调管效率的影响398

11.7 速调管的使用400

11.7.1 速调管的安装和连接401

11.7.2 速调管工作参数和工作状态的设定402

11.7.3 速调管的保护和加电程序403

11.7.4 速调管的工作环境和贮存条件405

11.7.5 典型速调管的说明书405

11.8 X射线辐射和微波泄漏的防护409

11.8.1 X射线辐射的防护409

11.8.2 微波泄漏的防护411

参考文献412

第12章 速调管的振荡和不稳定性414

12.1 引言414

12.2 电子枪区的二极管振荡415

12.2.1 主要实验现象415

12.2.2 振荡的机理分析417

12.2.3 实验现象的分析419

12.2.4 二极管振荡的计算机模拟420

12.2.5 二极管振荡的抑制方法421

12.3 宽带速调管中的谐振腔高次模振荡422

12.3.1 主要物理现象422

12.3.2 振荡原因的分析424

12.3.3 消除振荡的途径425

12.3.4 高次模式振荡对速调管输出频谱特性的影响426

12.4 双间隙耦合腔宽带输出电路的振荡427

12.4.1 π模双间隙耦合腔的振荡问题427

12.4.2 2π模双间隙耦合腔中的振荡和杂谱428

12.4.3 抑制振荡和降低杂谱电平的方法430

12.5 漂移管振荡和相邻谐振腔耦合引起的振荡435

12.5.1 漂移管振荡436

12.5.2 相邻谐振腔耦合引起的振荡437

12.6 二次电子和反射电子引起的杂谱和振荡438

12.6.1 多注速调管中的杂谱438

12.6.2 收集极电子返流引起的振荡441

12.7 速调管的离子噪声和不稳定性443

参考文献444

第13章 速调管的可靠性和寿命446

13.1 速调管故障类型446

13.2 速调管可靠性和寿命的评估447

13.3 速调管的故障模式和寿命449

13.4 速调管故障模式分析455

13.5 速调管可靠性设计和试验459

13.5.1 速调管稳定性459

13.5.2 环境适应性的设计460

13.5.3 可靠性试验461

13.6 速调管的贮存故障463

13.6.1 故障的描述463

13.6.2 故障的分析和解决方法464

参考文献465

第14章 典型速调管467

14.1 高峰值功率速调管467

14.2 连续波和高平均功率速调管469

14.3 雷达用大功率速调管471

14.4 多注速调管474

14.5 通信广播用连续波速调管476

14.6 电视广播用速调管477

14.7 感应输出管478

参考文献479