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第1章 概述 1

1.1引言 1

1.2发展史 1

1.3 HPM定义 2

1.4 HPM产生原理 2

1.5 HPM的应用 2

1.5.1定向能武器（DEW） 2

1.5.2电子高能RF加速器 3

1.5.3雷达 3

1.5.4等离子体加热 3

1.5.5功率束 3

1.5.6微波材料加工 4

1.6窄带HPM目前水平 4

1.7窄带HPM发展方向和关键技术 4

参考文献 5

第2章 微波基础 6

2.1引言 6

2.2金属波导管与谐振腔 6

2.2.1柱坐标系中矢量亥姆霍兹方程的解——纵向分量法 6

2.2.2金属波导的一般特性 9

2.2.3谐振腔的一般特性 12

2.3波-粒子相互作用 14

2.3.1波与粒子相互作用产生相干辐射的条件 14

2.3.2波的线性增长与饱和 14

参考文献 14

第3章 波-束相互作用理论 15

3.1引言 15

3.2同步 15

3.2.1同步条件 15

3.2.2允许同步失谐的范围 16

3.3电子相位调制与电子束群聚 16

3.3.1电子的相位调制 16

3.3.2电子束的谐波电流 18

3.4电子辐射和微波管的分类 19

3.4.1契伦柯夫辐射——返波管（BWO） 19

3.4.2渡越辐射——速调管（Klystron ） 19

3.4.3轫致辐射——回旋共振脉塞（CRMS），自由电子激光（FEL），虚阴极振荡器（Vicator） 20

3.5 HPM源功率极限 20

3.5.1引言 20

3.5.2高功率微波管产生辐射的基本限制 20

3.5.3结论 23

参考文献 23

第4章 相干契伦柯夫辐射源理论 24

4.1引言 24

4.2周期系统中的空间谐波——弗洛奎定理 24

4.3周期性分布反馈结构的基本原理 26

4.4慢波结构中波-束相互作用的演进方程组 29

4.5在MILO中空间电荷的群聚和辐射 32

4.5.1磁绝缘线振荡器中空间电荷的群聚 32

附录 饱和时复数调制因子 37

4.5.2磁绝缘线振荡器中空间电荷的辐射 40

参考文献 45

第5章 相干渡越辐射源理论 47

5.1引言 47

5.2速调管 47

5.2.1速调自由电子脉塞 47

5.2.2多束速调管（MBK） 55

5.3渡越时间振荡器（TTO） 69

5.3.1基本假设和方程 69

5.3.2在有相对论电子束的共振腔中TM波的场的形式 70

5.3.3色散关系 71

5.3.4均匀束的辐射 73

5.3.5环形束的辐射 75

参考文献 77

第6章 相干轫致辐射源理论 78

6.1引言 78

6.2回旋行波放大器中波束相互作用的理论研究 78

6.2.1辐射场演化和电子运动的非线性方程组 79

6.2.2电子束的群聚和辐射场的增益 85

6.2.3增加回旋行波放大器带宽的几种方法 87

6.3自由电子激光中的群聚、预群聚、高次谐波的产生、谐波的时间剖型与线宽和模的竞争与饱和 88

6.3.1电子束的群聚 88

6.3.2电子束的预群聚 92

6.3.3高次谐波产生 98

6.3.4由基模群聚产生的相干谐波的时间剖型与线宽 99

6.3.5长脉冲自由电子激光中模的竞争与饱和 107

附录 120

6.4虚阴极振荡器 122

6.4.1小信号增益 122

6.4.2饱和功率的标度 126

6.4.3结论 129

6.5振荡器和放大器的统一描述 129

6.5.1场的形式 129

6.5.2波束相互作用方程 130

6.5.3电流密度表达式 130

6.5.4边界条件 131

参考文献 131

第7章 短电子脉冲产生的相干辐射 133

7.1引言 133

7.2非定态自由电子激光的增益特性 133

7.2.1非定态自由电子激光的低增益公式 133

7.2.2非定态自由电子激光增益特性的数值模拟 139

7.3行波管中短电子脉冲产生的辐射脉冲放大的特性 143

7.3.1纵向高斯分布短电子脉冲在行波管中产生相干辐射的特性 144

7.3.2行波管中短电子脉冲产生的辐射脉冲增益和饱和的特性 146

7.3.3结论 150

参考文献 151

第8章 高功率微波源中的混沌现象 153

8.1引言 153

8.2 HPM源中的场混沌现象 154

8.2.1辐射场演化方程和电子运动方程 154

8.2.2 TWT中出现场混沌的阈值与特征 158

8.2.3 MILO中出现场混沌的阈值与特征 161

8.3 HPM源中的电子轨道混沌现象 164

8.3.1电子的混沌运动轨道 164

8.3.2失谐量对电子混沌轨道的影响 166

8.3.3电子混沌和场混沌的关系 166

8.4结论 169

参考文献 170