《微波电子学教程》主要讨论微波电子学基本原理以及相对应发展的器件工作机理和相关设计技术（包括速调管、行波管和回旋管），同时简要介绍器件向短毫米波和太赫兹频段的发展情况。通过研究电子在直流电磁场作用下的产生、运动、成形、控制，以及其在真空中与部分特殊高频电路（谐振腔、慢波和快波结构等）中电磁场相互作用，将电子的直流能量转换为微波能量（振荡、放大）。结合三种类型真空微波电子器件工作机理和设计技术的讨论，帮助读者熟悉电子注与谐振和行波电路以及高次模式电磁场相互作用的特点，为不同类型器件研制和在不同形式中应用（例如：雷达与加速器）奠定理论基础。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 微波电子学发展历史和现状 1
1.1.1 电子学基础 1
1.1.2 真空电子学和电子器件 2
1.1.3 微波电子学和器件的发展.2
1.2 真空微波电子器件的应用 4
1.2.1 微波电子管对现代高技术战争制电磁权的影响 4
1.2.2 雷达 5
1.2.3 电子对抗 6
1.2.4 微波通信 6
1.2.5 加速器 7
1.2.6 微波定向能武器 8
1.2.7 微波与物质相互作用 8
1.3 微波电子学研究的内容.13
参考文献 15
第2章 电子在静电磁场中的运动 16
2.1 电子运动 16
2.1.1 电子在外加均匀正交静电磁场中的运动 16
2.1.2 电子在外加均匀相互平行静电磁场中的运动 22
2.1.3 相对论速度修正 25
2.1.4 轴对称场中电子的运动 28
2.2 附加均匀恒定非磁性力场对电子运动的影响 32
2.3 电透镜和磁透镜 34
2.3.1 电透镜（旋转对称电场对电子的聚焦和发散） 34
2.3.2 磁透镜 37
2.4 磁场空间缓慢变化对电子运动的影响 38
2.4.1 磁场缓变非均匀性描述 38
2.4.2 散度项的影响→磁矩不变性（绝热压缩） 40
2.4.3 梯度项的影响→梯度漂移* 41
2.4.4 *率项的影响→*率漂移* 43
2.4.5 剪切项的影响 45
2.4.6 绝热不变量 45
2.4.7 磁镜效应 46
2.5 多电子集体产生的场及其影响 47
2.5.1 多电子产生的电场 47
2.5.2 电子注通用发散*线 51
2.5.3 多电子产生的磁场 55
第2章习题 56
参考文献 57
第3章 电子注的产生、传输和控制 58
3.1 阴极 58
3.1.1 概述 58
3.1.2 热发射 61
3.1.3 热阴极的演化历程 75
3.1.4 浸渍扩散阴极 78
3.1.5 阴极的寿命 82
3.2 电子枪 83
3.2.1 皮尔斯电子枪 84
3.2.2 电子注的控制技术 98
3.3 电子注 101
3.3.1 概述 101
3.3.2 均匀磁场聚焦 102
3.3.3 均匀场聚焦与层流性 108
3.3.4 均匀磁场聚焦与非层流电子注 124
3.3.5 周期永磁聚焦（层流电子注） 125
第3章习题.131
参考文献 132
第4章 快波与慢波.133
4.1 导波的分类 133
4.2 慢波.136
4.2.1 慢波的起源及其实现途径 136
4.2.2 慢波特性基本参量 139
4.3 周期系统 141
4.3.1 均匀系统 142
4.3.2 周期系统——弗洛凯定理 142
4.3.3 空间谐波 143
4.3.4 周期系统的色散特性，布里渊图 144
4.4 周期系统等效电路 146
4.4.1 T 型网络级联的基本特性 146
4.4.2 几种典型的滤波网络 148
4.4.3 周期加载的均匀传输线 150
4.5 螺旋线 153
4.5.1 定性分析 153
4.5.2 定量分析 155
4.6 耦合腔 163
4.6.1 色散特性 163
4.6.2 双槽型耦合腔行波管 172
4.7 交错双栅 183
4.7.1 任意形状交错双栅模型和场解 183
4.7.2 色散、耦合阻抗和高频损耗 186
4.7.3 计算实例和比较 189
4.8 快波.193
4.8.1 快波的起源及其实现途径 193
4.8.2 色散*线与横向同步 198
第4章习题.202
参考文献 202
第5章 速调管 204
5.1 电子注与间隙的相互作用 204
5.1.1 平面栅控间隙 204
5.1.2 非平面无栅间隙 214
5.2 电子的群聚 220
5.2.1 轨道群聚 220
5.2.2 考虑空间电荷力时的电子群聚 224
5.2.3 实验验证 244
5.3 耦合（调制）系数和电子负载 247
5.3.1 耦合系数（有栅间隙） 247
5.3.2 电子负载（平板有栅间隙） 248
5.3.3 耦合系数（无栅间隙） 251
5.3.4 电子负载（无栅间隙） 252
5.4 谐振腔 257
5.4.1 从谐振电路到谐振腔 257
5.4.2 谐振腔的功率耦合 260
5.4.3 谐振腔的调谐 262
5.4.4 谐振腔的场分布表达式 263
5.4.5 谐振腔的高频损耗 265
5.4.6 谐振腔的设计和计算 266
5.5 速调管工作原理及特性 267
5.5.1 速调管分类 267
5.5.2 两腔速调管工作 268
5.5.3 速调管小信号工作（增益） 270
5.5.4 速调管功率输出特性 272
5.6 特殊用途速调管 276
5.6.1 高效率速调管 276
5.6.2 高功率速调管 283
5.6.3 宽带速调管 287
5.6.4 多注速调管 291
第5章习题.294
参考文献 294
第6章 行波管 297
6.1 注波相互作用的小信号理论 297
6.1.1 电子注中的高频电流 297
6.1.2 线路方程 298
6.1.3 特征方程 299
6.1.4 同步状态 300
6.1.5 非同步状态 305 <

第1章绪论
　　1.1微波电子学发展历史和现状
　　1.1.1电子学基础
　　1865年麦克斯韦(Maxwell)通过位移电流假说，获得了电磁相互激励耦合的关系，在此基础上建立了麦克斯韦方程组，并预言了电磁波的存在。1888年赫兹(Hertz)基于LC振荡电路机理设计了火花隙振荡器，成功产生和接收了电磁辐射。1896年马可尼(Marconi)在约3.2km距离成功地进行了电磁波的发射和接收试验。从此开启了电磁场和电磁波对人类科学和技术进步、社会文明和生活绚丽多彩持续不断的推进作用。
　　1883年爱迪生(Edison)在研究白炽灯泡时，发现电流能从灼热的灯丝通过真空到达灯泡内的金属电极上(阴极射线)，被称为爱迪生效应。1895年洛伦兹(Lorentz)在研究阴极射线受磁场影响偏转的基础上，发现该射线具有粒子性质，便假设存在单个的电荷，并称之为电子(electron)。两年后汤姆孙(Thomson)通过对不同材料作为阴极受电场和磁场作用阴极射线发生偏转的实验，测量出阴极射线荷质比(e/m)都大致相同，其平均值为2.0×10.11C/kg，从实验上证实了电子的存在。至此电子作为一种基本粒子存在，围绕不同科学技术的发展和进步，逐步奠定了电子学的基础。
　　1904年弗莱明(Fleming)利用爱迪生效应，成功研制了**个电子管(灵敏检波二极管)。二极管由处于真空中的灯丝和阳极组成，灯丝与阳极之间有一个相对较小的距离。当阳极电势高于灯丝电势时，灯丝发射的电子被阳极收集，使连接二极管的外回路导通。当灯丝电势高于阳极电势时，二极管回路不导通。二极管用于信号检波极大提高了灵敏度和可靠性。
　　1906年福来斯特(Forest)在弗莱明二极管的灯丝和阳极之间，加入一个栅极，发明了真空三极管。由于栅极的引入，在栅极上小的电压变化，会在阳极上得到相对更大的电压变化，这就是说加在栅极上的电压信号被放大了。三极管打开了信号放大与调制的大门，成为20世纪*伟大的发明之一，是电子学发展中具有划时代意义的象征。三极管很快在无线电通信中得到应用，大大提高了接收机的灵敏度。1913～1920年期间，三极管在等幅振荡器和放大器等方面的成功，使无线电技术与电子管技术相结合形成了无线电电子学。
　　电子学是主要研究带电粒子在气体、真空或半导体中运动的科学。带电粒子在金属中的运动不属于电子学研究的范畴，而是属于电气工程的范畴。电气工程是专门研究电子在金属中运动有关的科学技术，例如发电机、马达和电灯等，这些都是依赖于电子在金属中运动而工作的设备和系统。
　　1.1.2真空电子学和电子器件
　　当人们研究带电粒子在真空中的运动时，形成真空电子学和真空电子器件；电子在气体中的运动，形成气体电子学和气体放电器件。要使电子在气体中运动，必须先将容器抽真空，再注入某种气体以形成气体放电器件。从这种意义上理解，我们将气体放电器件也划入真空电子器件一类。电子在半导体中的运动，形成半导体电子学和半导体器件。也就是说，电子器件实际上可分成两类，一类是真空电子器件，另一类是半导体器件。真空电子器件是指在真空或气体媒质中，由于电子或离子在电极间传输产生信号放大与转换效应的有源器件。它的基本特点是：
　　(1)电子在真空中可以被加速到接近光速的运动速度，它可以具有足够的动能供直流与电磁波之间转换，可以工作在很高的电压和电流条件下以获得很高的功率输出；
　　(2)电子在真空中运动的速度可以被控制，当电子完成其和外电路的相互作用后，通过多级降压收集极，使电子能量得到回收，以实现很高的总效率；
　　(3)电子在真空中的运动方向和位置可通过静电场或磁场加以控制，这样可以实现信号的放大、振荡、显示和电子加速等多种功能；
　　(4)真空电子器件都是三维结构，各种介质和金属材料都可以加工成特定的形状，有利于制造成各种不同形状以实现不同目的的器件。1.1.3微波电子学和器件的发展真空三极管的发明和改进，使其能在低频到射频频段提供几千瓦到几十千瓦的功率输出，为广播电台的建立提供了核心器件。1920年西屋电气公司(Westinghouse)在匹兹堡建立了**个广播电台，到1924年就有500家广播电台在美国建立。今天世界各国遍布了成千上万的广播电台和电视台，相当多的广播电台和电视台仍然采用大功率三极管、四极管作为广播电视发射源。英国科学家将1924年霍尔(Hull)发明的磁控管进一步完善，给雷达系统提供了可用的发射源，为赢得第二次世界大战的胜利做出了很大的贡献。国防科学技术的发展，推动了微波电子管研制的进步。1937年美国瓦里安(Varian)兄弟发明了速调管，展示了微波真空电子器件在实现高功率高效率方面的特点，同时为高能电子加速器的发展提供了合适的微波功率源。1943年英国科学家康福纳尔(Kompfner)发明了行波管，它的*大特点是有很宽的频带宽度，使雷达和通信系统都得到进一步改进。1952年行波管被用于曼彻斯特至爱丁堡的中继通信系统中。20世纪50年代微波管得到了很大的