行波管物理及理论问题

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前言

第1章 引 言

1.1 结构和参量简介

1.2 行波管结构和技术发展简史

1.2.1 早期为玻璃管壳、线包聚焦、波导输入/输出结构

1.2.2 周期永久磁铁（PPM）聚焦结构的发明为行波管的实用化创造了极为有利的条件

1.2.3 全金属陶瓷结构的出现和一些工艺材料的发展全面提升了行波管的性能

1.3 行波管面临挑战和应对挑战

1.3.1 固态微波器件和功率合成技术正在迅速发展

1.3.2 行波管面临固态微波器件功率合成技术的挑战

1.3.3 面对挑战行波管的应对措施和一些新进展

1.3.4 在未来将有实际用途的深空毫米波通信领域，行波管具有一定优势

1.3.5 高端毫米波及更高的太赫兹领域是现代物理学研究的一个课题，行波管受到关注

1.3.6 现代相近行业之间的竞争主要是理论认识水平和技术能力的比拼

1.4 行波管的理论研究跟不上技术的发展

第2章 行波管的物理图像

2.1 感应电流

2.2 行波管放大微波功率的物理图像

2.2.1 不存在电子注时微波传输系统中的物理图像

2.2.2 用感应电流概念来给出行波管放大微波功率的物理图像

2.3 螺旋慢波线中真实的场分布

2.3.1 较为准确的理想螺旋线内部空间的RF场分布

2.3.2 介质杆和径向翼引起场分布的变化

2.3.3 过盈配合（压力结构）中螺旋线的实际形状

2.4 小信号理论中空间电荷波和模式耦合给出的图像

2.4.1 空间电荷波

2.4.2 模式耦合

2.5 周期永磁聚焦系统的静磁场分布和电子注轮廓

2.5.1 周期永磁聚焦系统中的磁场分布和电子轨迹极为复杂

2.5.2 三个实际情况需要说明

2.5.3 阳极孔漏磁和磁浸没

2.6 解读有关相位的两幅实验示图

2.7 电磁场理论中良导体假设的困惑

2.7.1 过去的理论假设

2.7.2 一些数据

2.7.3 大功率领域应该摒弃“良导体”假设

2.8 金属导体在微波电磁场中的趋肤深度问题

2.9 讨论互作用时“电子只存在轴向运动”只是一种近似

2.10 微波电磁场并不总是恶化周期永磁聚焦行波管的电子注动态流通率

2.11 关于慢波线的“切断”

2.12 阴极的实际电子发射能力

2.13 栅极的实际问题

2.14 一个看似复杂的有关能量的问题

2.15 行波管中的热界面问题

第3章 螺旋慢波线色散和阻抗理论工作简介

3.1 螺旋导片近似模型的分析

3.1.1 单根螺旋线的色散

3.1.2 单根螺旋线的阻抗

3.1.3 早期关于实际螺旋线行波管色散和阻抗的计算

3.1.4 耦合螺旋线的公式

3.2 螺旋带模型

3.3 慢波线三维实体数值模拟技术是目前最为成功的模拟技术

第4章 行波管互作用理论及其缺陷

4.1 皮尔斯的行波管互作用小信号理论简介

4.1.1 皮尔斯的等效传输线模型

4.1.2 皮尔斯的小信号简化假设

4.1.3 皮尔斯的小信号工作方程式

4.1.4根据经验数据编写小信号设计软件

4.2 格沃兹多维尔的行波管互作用小信号理论简介

4.2.1 格沃兹多维尔的螺旋导片模型

4.2.2 圆柱坐标系中的麦克斯韦方程

4.2.3 力学方程

4.2.4 连续性方程

4.2.5 小信号假设

4.2.6 格沃兹多维尔的小信号公式

4.3 J.E.罗威的行波管互作用大信号理论简介

4.3.1 J.E.罗威的等效传输线模型

4.3.2 线路方程

4.3.3 电子运动方程

4.3.4 连续性方程

4.3.5 J.E.罗威导出的大信号公式

4.4 我国科技工作者对罗威理论的一些看法

4.4.1 实际计算的误差

4.4.2 模型的问题

4.4.3 罗威在推导公式过程中采用的一个处理措施不好理解

4.4.4 对罗威空间电荷的简单评价

4.5 改进大信号工作方程式的一些努力

4.6 笔者关于行波管大信号互作用理论的见解

第5章 强流电子光学理论缺陷

5.1 一般理论的基本方程式

5.2 泊松方程用于实际行波管电子枪的计算有较大的误差

5.3 开展理论工作应有实验技术平台的配合

5.3.1 有关测量电子注参量的技术平台

5.3.2 实用行波管的可调实验装置示意

第6章 时域有限差分法简介

结 语

致 谢

参 考 文 献