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目录 1

第一章 绪论 1

§1.1概述 1

§1.2磁控管的分类和性能 1

§1.3磁控管的设计考虑 4

1.3.1设计任务分析 4

1.3.2通常的设计考虑 6

1.3.3长寿命和高可靠问题的设计考虑 8

§1.4磁控管的发展与展望 11

第二章 基本工作原理 15

§2.1概述 15

§2.2磁控管中电子和场相互作用的定性分析 16

§2.3磁控管的谐振系统 20

§2.4磁控管的阳极电压 28

2.4.1截止电压 28

2.4.2门槛电压 29

2.4.3工作电压与伏安特性曲线 32

§2.5磁控管的效率 35

§2.6磁控管的工作特性和负载特性 38

2.6.1工作特性 38

2.6.2负载特性 39

第三章 互作用空间的设计计算 41

§3.1概述 41

§3.2选择谐振腔数目N 42

§3.3选择阴－阳极直径比σ 43

§3.4确定阳极工作电压Ua 45

§3.5确定电子效率η？ 46

§3.6确定工作磁通密度B 47

§3.7确定阳极直径da 51

§3.8确定阴极直径dx 52

§3.9确定阳极工作电流Ia 52

§3.10确定阴极工作电流密度JK 53

§3.12确定阳极高度ha 55

§3.11确定阴极的有效高度hK 55

§3.13选择阳极叶缝比μ 56

§3.14阳极电压的核算 58

§3.15电子效率的核算 60

§3.16模拟法 62

§3.17设计举例 67

第四章 谐振系统的设计计算 74

§4.1概述 74

§4.2谐振系统特性阻抗的选择 77

§4.3谐振系统结构尺寸的计算 79

4.3.1孔槽形谐振腔参数的计算 82

4.3.2扇形谐振腔参数的计算 86

4.3.3槽形谐振腔参数的计算 89

4.3.4扇槽形谐振腔参数的计算 90

4.3.5异形谐振腔参数的计算 93

4.3.6封闭式扇形异腔系统参数的计算 96

§4.4隔模带电容Cs的计算 97

4.4.1孔槽形系统双端单环矩形截面隔模带电容Cs的计算 98

4.4.2扇形系统双端单环矩形截面隔模带电容Cs的计算 99

4.4.3孔槽形系统双端双环矩形截面隔模带电容Cs的计算 99

4.4.4扇形系统双端双环矩形截面隔模带电容Cs的计算 100

4.4.5孔槽形系统双端双环圆形截面隔模带电容Cs的计算 101

4.4.6叶片中间穿孔隔模带电容Cs的计算 103

§4.5模式分隔的计算 104

4.5.1频率分隔度 104

4.5.2电压分隔度 108

§4.6固有品质因数Q0的计算 110

4.6.1隔模带同腔谐振系统Q0的计算 111

4.6.2异腔谐振系统Q0的计算 112

§4.7外观品质因数Qe的计算 113

§4.8回路效率ηo的计算 114

§4.9磁控管的电气强度 115

§4.10关于端部空间尺寸的影响 116

§4.11频率热漂移 117

§4.12设计举例 118

第五章 能量输出器的设计 129

§5.1概述 129

§5.2同轴型阻抗变换器 131

5.2.1引入电阻的计算 132

5.22耦合环的设计计算 135

5.2.3同轴线阻抗变换段的设计 137

5.2.4大平均功率耦合环结构 140

§5.3同轴－波导型阻抗变换器 140

5.3.1柱形天线同轴－波导转换结构设计 142

5.3.2圆锥形天线同轴－波导转换结构设计 143

5.3.3门钮式同轴－波导转换结构设计[24] 144

5.3.4同轴线介质支撑的设计 147

§5.4波导型阻抗变换器 148

5.4.1阶梯式阻抗变换器 148

5.4.2工字形波导阻抗变换器 149

§5.5其它结构形式的阻抗变换器 154

5.5.1指数式阻抗变换器 155

5.5.2环形阻抗变换器 157

5.5.3工字形－圆弧复合阻抗变换器 160

5.5.4变态工字形阻抗变换器 160

5.5.5圆波导工字形阻抗变换器 160

§5.6输出窗的设计 161

5.6.1同轴型输出窗 162

5.6.2波导型输出窗 166

5.6.3输出窗的介质材料 177

5.6.4输出窗的热耗与冷却 178

5.6.5大功率输出窗损坏原因及解决措施 184

§5.7传输线击穿功率的核算 184

§5.8设计举例 187

第六章 阴极及其组件的设计 192

§6.1概述 192

§6.2磁控管阴极的工作特点 193

§6.3磁控管常用阴极介绍 194

6.3.1普通氧化物阴极 194

6.3.2镍海绵阴极 194

6.3.3钨海绵阴极 198

6.3.4钍类阴极 204

6.3.5纯金属阴极 207

6.3.6碳化钍钨阴极 207

§6.4阴极及其引出结构 211

6.4.1阴极结构 211

6.4.2阴极引出结构 214

§6.5阴极加热功率的计算和热丝的设计 217

6.5.1阴极加热功率的计算 217

6.5.2热丝的设计 221

第七章 磁路设计 229

§7.1概述 229

§7.2对磁路的基本要求 230

§7.3极靴形状和尺寸的考虑 231

§7.4常用磁钢的结构形式 234

§7.5永磁材料的选择 236

§7.6磁路设计 237

§7.7改善磁路性能的其它措施 245

§7.8设计举例 245

第八章 调谐机构的设计 249

§8.1概述 249

§8.2一般的机械调谐 251

8.2.1电感调谐 251

8.2.2电容调谐 265

8.2.3叶片调谐 268

8.2.4外腔调谐 271

§8.3快速机械调谐 277

8.3.1液压调谐 278

8.3.2旋转调谐 280

8.3.3颤抖调谐 284

§8.4机械微调 288

第九章 冷却系统的设计 291

§9.1概述 291

§9.2阳极温度的计算 294

9.2.1连续波磁控管的阳极温度计算 294

9.2.2脉冲磁控管的阳极温度计算 296

§9.3阳极散热器的计算 297

9.3.1计算公式的说明 298

9.3.2计算举例 304

第十章 冷测 320

§10.1概述 320

§10.2谐振频率、品质因数及耦合度的测量 323

10.2.1快速扫频法 323

10.2.2测量线法 336

§10.3场分布特性的测量 346

10.3.1测场仪法 346

10.3.2微扰法 350

§10.4能量输出器特性的测量 351

10.4.1输出窗频率特性的测量 351

10.4.2同轴型能量输出器匹配的测量 353

10.4.3阻抗变换器截止波长λc的测量 356

10.4.4阻抗变换器端部效应的测量 357

10.4.5耦合环变换系数的测量 359

§10.5谐振腔等效电容及特性阻抗的测量 361

§10.6阴极腿泄漏功率的测量 363

第十一章 热测及常见现象分析 365

§11.1概述 365

§11.2基本电参数的测量 366

11.2.1热丝电压Uf与电流If的测量 367

11.2.2阳极脉冲电压Ua的测量 367

11.2.3振荡频率或调谐范围的测量 368

11.24输出功率的测量 369

11.2.5频率牵引△f0L的测量 370

11.2.7电子频移df/dIaM的测量 371

11.2.6频率温度系数△f0T的测量 371

11.2.8频率可重调性df的测量 372

11.29脉冲特性的测量 373

11.2.10脉冲前沿抖动的测量 375

§11.3基本特性的测量 376

11.3.1工作特性的测量 377

11.3.2负载特性的测量 380

11.3.3调谐特性的测量 383

11.3.4加热特性的测量 385

§11.4常用调制器和调制脉冲特性 386

11.4.1磁控管常用的两类调制器 386

11.4.2调制脉冲特性及其对磁控管性能的影响 387

§11.5频谱的测量与分析 391

11.5.1频谱的概述 391

11.5.2频谱的测量 395

11.5.3热测中常见的频谱形状与初步分析 396

11.6.1工作稳定性的定性检查 401

§11.6工作稳定性的测量与分析 401

11.6.2打火及漏脉冲测量 403

11.6.3磁控管寄生振荡的测量 404

11.6.4打火原因的分析 405

第十二章 连续波磁控管的设计 408

§12.1概述 408

§12.2使用特点及设计要求 410

§12.3互作用空间及谐振腔的计算 414

12.3.1谐振腔类型的选择 414

12.3.2谐振腔数目N的选择 414

12.3.3阴－阳极直径比σ的选择 415

12.3.4确定峰值阳极电压？ 415

12.3.5确定管子的总效率及电子效率 416

12.3.6磁通密度B的确定 416

12.3.7确定阳极直径da 417

12.3.11确定直热式螺旋形阴极结构并核算阴极发射电流密度 418

12.3.10确定阴极高度hK 418

12.3.9确定阳极高度ha 418

12.3.8确定阴极直径dk 418

12.3.12初步确定叶缝比μ和扇槽形腔的叶片根部宽度τ'a 421

12.3.13特性阻抗的计算 421

12.3.14选定隔模带结构及隔模带电容Cs与谐振腔总电容C∑之比Cs/C∑ 422

12.3.15确定谐振腔直径Da 423

12.3.16确定隔模带尺寸 424

12.3.17计算模式分隔和固有品质因数Qo，校验电气强度 424

§12.4能量输出器的设计 424

§12.5阴极的设计 433

12.5.1阴极类型及结构的选择 433

12.5.2加热电流及电压的计算 434

12.5.3屏蔽帽 435

12.5.4阴极结构 438

§12.6设计举例 438

§13.1概述 452

第十三章 同轴磁控管的设计 452

§13.2内腔设计计算 456

13.2.1无缝内腔π模谐振频率fi的选择 456

13.2.2内腔参数的计算 458

§13.3外腔设计计算 460

13.3.1同轴谐振腔电磁场方程的解 460

13.3.2外腔有关尺寸的计算 467

13.3.3调谐活塞设计 472

13.3.4频温系数的计算 473

§13.4内外腔耦合隙缝的设计 474

§13.5引入阻抗Rin的计算 476

§13.6冷测 477

13.6.1模谱和调谐行程的测量 477

13.6.2储能比α的测量 478

§13.7结构工艺及特殊材料 482

§13.8设计举例 486

§14.1概述 500

第十四章 电压调谐磁控管的设计 500

§14.2基本工作原理 502

§14.3阳极组件的设计 509

14.3.1互作用空间的设计 509

14.3.2阳极结构其它尺寸的选择和等效电容的计算 515

§14.4外回路和输出耦合结构的设计 519

14.4.1几种常用的外回路 520

14.4.2输出耦合的考虑 524

§14.5电子注入系统的设计 525

14.5.1电子流的注入方法 525

14.5.2注入系统的设计 527

§14.6电调管的特性 529

§14.7电调管的冷测 532

§14.8电调管的热测 533

§14.9电调管的有关工艺 539

§14.10设计举例 545

附录一 常用物理常数和单位换算 550

附录二 主要电工量及其单位 551

附录三 美国雷达频段划分及代号 552

附录四 分贝与电压、功率的关系 553

附录五 常用谐振腔的输入导纳和等效电容的计算公式 554

附录六 传输线方程一览表 560

附录七 常用同轴线参数表 561

附录八 矩形波导尺寸 562

附录九 同轴腔特征方程根值表 563

附录十 真空器件中常用焊料性能表 565

附录十一 某些焊料的蒸气压 569

附录十二 国外典型的普通磁控管电参数表 570

附录十三 国外典型的信标磁控管电参数表 572

附录十四 国外典型的微波加热连续波磁控管电参数表 574

附录十五 国外典型的非加热用连续波磁控管电参数表 575

附录十六 国外典型的脉冲同轴磁控管电参数表 576

附录十七 国外典型的频率捷变同轴磁控管电参数表 580

附录十八 国外典型的电压调谐磁控管电参数表 581