大功率速調(diào)管的理論與計(jì)算模擬

內(nèi)容概要

大功率速調(diào)管是一種高功率微波真空器件，作為高功率微波電子系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的末級(jí)功率放大器，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電視廣播、電子對(duì)抗、加速器、等離子體加熱等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的進(jìn)步和新型速調(diào)管的發(fā)展，速調(diào)管的理論和計(jì)算機(jī)模擬方法有了新的發(fā)展。        本書(shū)在全面總結(jié)近年來(lái)大功率速調(diào)管在理論和計(jì)算模擬方面取得的研究成果的基礎(chǔ)上，以計(jì)算模擬為主要手段，系統(tǒng)地論述大功率速調(diào)管中電子注的產(chǎn)生和成形、電子注與高頻電場(chǎng)互作用，以及高頻系統(tǒng)的特性等方面的物理機(jī)制和數(shù)學(xué)描述方法，并結(jié)合典型的實(shí)例給出速調(diào)管整管性能和部件參數(shù)的計(jì)算模擬方法，為大功率速調(diào)管的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。    本書(shū)適用于從事大功率速調(diào)管研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)以及大功率微波電子系統(tǒng)的研制和使用、微波電子學(xué)領(lǐng)域的科研和教學(xué)人員以及相關(guān)專業(yè)的研究生。對(duì)從事其他類型大功率微波真空器件、加速器和等離子體加熱裝置研制的相關(guān)人員也有參考價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介

丁耀根，男，江蘇武進(jìn)人，1942年5月生，1965年7月畢業(yè)于南京大學(xué)物理系無(wú)線電電子學(xué)專業(yè)，同年進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所工作，現(xiàn)為該所研究員、博士研究生導(dǎo)師，大功率微波器件中心總工程師，國(guó)際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）高級(jí)會(huì)員。長(zhǎng)期從事大功率微波真空電子器件的理論和實(shí)驗(yàn)研究，負(fù)責(zé)和參加用于國(guó)家重點(diǎn)工程的大功率速調(diào)管和多注速調(diào)管的研究項(xiàng)目20多項(xiàng).獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)一、二等獎(jiǎng)，中科院科技進(jìn)步一、二等獎(jiǎng)。中科院重大成果獎(jiǎng)和全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)等科技成果15項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物和會(huì)議上發(fā)表論文150多篇，培養(yǎng)碩士和博士研究生30多名。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論　1.1 速調(diào)管基本原理　1.2 速調(diào)管的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀　1.3 速調(diào)管理論和計(jì)算模擬的發(fā)展概況　1.4 本書(shū)主要內(nèi)容　參考文獻(xiàn)第2章 速調(diào)管中的物理過(guò)程　2.1 速度調(diào)制和群聚　2.2 感應(yīng)電流　2.3 耦合系數(shù)　　2.3.1 有柵間隙的情況　　2.3.2 無(wú)柵間隙的情況　2.4 電子負(fù)載　　2.4.1 有柵間隙的電子負(fù)載　　2.4.2 無(wú)柵間隙的電子負(fù)載　2.5 相對(duì)論效應(yīng)　　2.5.1 速度調(diào)制的相對(duì)論修正因子　　2.5.2 電子負(fù)載的相對(duì)論修正因子　參考文獻(xiàn)第3章 速調(diào)管的小信號(hào)理論　3.1 空間電荷波理論　　3.1.1 基本方程　　3.1.2 無(wú)限大電子注的情況　3.2 等離子體頻率縮減因子　　3.2.1 電子注充滿漂移管的情況　　3.2.2 電子注未充滿漂移管的情況　　3.2.3 空心電子注的等離子體頻率縮減因子　　3.2.4 計(jì)算等離子體頻率縮減因子的近似方法　3.3 考慮空間電荷效應(yīng)的耦合系數(shù)和電子負(fù)載　　3.3.1 單間隙諧振腔中的耦合系數(shù)和電子負(fù)載　　3.3.2 雙間隙耦合腔中的耦合系數(shù)和電子負(fù)載　3.4 速調(diào)管輸入段和輸出段的等效電路　　3.4.1 輸入腔的等效電路　　3.4.2 輸出腔的等效電路　　3.4.3 中間腔的等效電路　3.5 速調(diào)管增益一頻率特性的計(jì)算　　3.5.1 線性疊加法　　3.5.2 等效傳輸線法　　3.5.3 速調(diào)管群聚段的設(shè)計(jì)和小信號(hào)增益頻率特性的計(jì)算　　3.5.4 計(jì)算實(shí)例　參考文獻(xiàn)第4章 速調(diào)管的大信號(hào)理論和計(jì)算　4.1 引言　4.2 空間電荷力的計(jì)算　　4.2.1 靜電格林函數(shù)　　4.2.2 電子圓盤的空間電荷力　　4.2.3 電子圓環(huán)的空間電荷力　4.3 一維電子圓盤模型　　4.3.1 模型和假設(shè)　　4.3.2 電子圓盤的運(yùn)動(dòng)方程　　4.3.3 空間電荷力的計(jì)算　　4.3.4 諧振腔間隙電場(chǎng)的計(jì)算　　4.3.5 諧振腔間隙中感應(yīng)電流、電子負(fù)載和間隙電壓的計(jì)算　　4.3.6 效率的計(jì)算　　4.3.7 多注速調(diào)管中注一波互作用的計(jì)算　　4.3.8 一維速調(diào)管大信號(hào)計(jì)算軟件介紹　　4.3.9 計(jì)算實(shí)例　4.4 二維電子圓環(huán)模型　　4.4.1 模型和假設(shè)　　4.4.2 圓環(huán)間的空間電荷力　　4.4.3 二維速調(diào)管大信號(hào)計(jì)算軟件LsP介紹　　4.4.4 計(jì)算實(shí)例　　……第5章 電子光學(xué)系統(tǒng)的理論和計(jì)算第6章 諧振腔的理論和計(jì)算第7章 寬帶輸出電路的理論和計(jì)算第8章 高功率輸出窗的理論和計(jì)算

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　大功率速調(diào)管是一種基于速度調(diào)制原理將電子注能量轉(zhuǎn)換成微波能量的微波真空器件。在大功率速調(diào)管中，由于電子注的產(chǎn)生和成形、電子注與微波場(chǎng)的相互作用、電子注剩余能量的耗散和微波能量的輸出是在相互分離的空間中進(jìn)行的，而且其高頻互作用系統(tǒng)是分離的諧振腔，因而它具有高功率、高增益、高效率和高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，是微波真空器件中脈沖功率和平均功率最高的器件?！　∷僬{(diào)管在粒子加速器、可控?zé)岷司圩兊入x子體加熱裝置、微波武器、空間微波能輸電和工業(yè)微波加熱與處理系統(tǒng)等直接應(yīng)用微波能量的場(chǎng)合，占有主導(dǎo)地位。在氣象和導(dǎo)航雷達(dá)、通信、電視廣播等應(yīng)用場(chǎng)合也得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)采用機(jī)械調(diào)諧、參差調(diào)諧、濾波器加載輸出電路、分布作用輸出電路、行波輸出電路，特別　　是通過(guò)多電子注技術(shù)等技術(shù)手段展寬頻帶，使速調(diào)管成為一種高功率、寬頻帶的微波真空器件，在寬帶雷達(dá)系統(tǒng)、電子對(duì)抗和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用?！　〗?0年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，已開(kāi)發(fā)出模擬大功率速調(diào)管中電子注成形和聚焦、電子注與高頻互作用系統(tǒng)相互作用等物理過(guò)程的多種通用和專用計(jì)算軟件，建立了器件的功率、效率、增益和帶寬等性能與其電氣和幾何參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使計(jì)算模擬成為器件的主要設(shè)計(jì)手段，從根本上改變了依靠分析計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)合的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，大大提高了設(shè)計(jì)精度，縮短了研制周期。

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