微波器件原理复习

第一章： 1. 微波电真空器件的概念：微波电真空器件是指在真空状态下，利用带电粒子在电极间运动过

程从而实现微波信号的振荡或放大的一种系统。人们习惯往往也把利用带电粒子在特定气体中的运动而产生的放大或转换的器件归结为电真空器件。

2. 微波管的分类：静态控制（微波三，四极管），动态控制（线性注器件，正交场器件），相对论器件（快波器件，相对论传统微波管，相对论新型管），其他新型器件。

3. 带宽：冷带宽是指高频结构本身的某一通频带范围，或者是能满足相速基本不变的范围。热带宽是指在高频系统中引入电子注以后以输出功率或增益来确定的带宽。微波管的带宽肯定是热带宽。

4.

脉冲功率和重复脉冲平均功率：脉冲功率则是在一个调制脉冲的持续时间τ内微波功率的平

均值，即0()p p p t dt

ττ=⎰。

5. 微波电真空器件的主要组成部分：分为三部分：电子枪是产生电子注并赋予电子注直流能量

的机构。高频系统是电子注交出直流能量而使高频场富哦的能量被放大的机构。收集极与输出装置是收集作用过的电子注并输出高频能量机构。

6. 什么是感应电流，如何计算平板二极管的感应电流：

是运动的电荷在外电路感应产生的 d

v q i ind = 7. 微波谐振腔中作用场的建立：P317

与电子流作用交换能量的高频场是电子流通过间隙时自己建立的。在实际微波管中，谐振腔可以等效成一个LRC 谐振电路，当有电子流I 穿过间隙时，在LRC 谐振电路中将有感应电流流通，在R 上产生电压降，在间隙上建立起一个阻止电子流前进的拒斥场，是电子流的速度降低。由于通过间隙的电子流是密度调制电子流，包含有交变分量在谐振电路中激励起的感应电流也含有交变分量，经过LC 谐振电路后，在R 上产生交变电压降，因而在间隙上建立起高频交变电压即在谐振腔内产生高频场。

第二章 微波电真空器件的高频结构

1．速调管的高频结构是什么：输入谐振腔，漂移管和输出谐振腔

2. 磁控管的高频结构是什么：慢波线型

3. 微波电真空器件的高频结构分类：微波电真空器件高频系统可以分为谐振腔型和慢波线型两大类。

4. 速调管的带宽与哪些参量有关：高频结构的功率，如果高频结构是谐振腔，那么谐振腔的品质因数越高，那么器件频带就越窄。

5. 单腔回旋管的高频结构：开放式波导谐振腔

6. 慢波产生的条件：(1) 对c k 的要求：由麦克斯韦方程得. 222c k k γ=+ 在传播条件下， 22,c k k j γβ<= 上式成为222c k k β=-，对于慢波系统，只要满足条件20c k <的传输线才能成为曼波系统。

（2）对场分布的要求：在直角坐标系中，如果22220,0x y x y k k k k <>>且则是慢波，就要求在直

角坐标系中横向波数x y k k 或至少有一个必须为虚数，相应其场的分布亦为由周期性的三角函数变为非周期性的双曲函数。

圆柱坐标系中：电磁场沿径向的分布也具有近似周期性正负变化的贝塞尔函数变成了非周期性的变态贝塞尔函数。

（3）对表面阻抗的要求：至少有一个表面的表面阻抗不为零。

7. 慢波系统色散曲线的基本特点(P339)：

慢波系统的色散曲线主要的有三种：一. 直接把电磁波相速p v 与频率f （或波长λ）的关系画成曲线，直观，相速的变化情况一目了然，缺点是曲线不能反映出群速的大小及群速与频率的关系。另外，在慢波系统的理论研究中，所得到的色散方程也就往往并不是p v 和f 的显函数。如果图中相速随频率没有变化，代表无色散波，曲线具有/0(/0)p p dv df dv d λ><的特征，称为异常色散或反常色散。如果曲线/0(/0)p p dv df dv d λ<>的特征，称为正常色散。

二，把色散关系画成自由空间波数k 与相位常数β的关系曲线，并称为布里渊图，优点,由于/,/p k c v ωβω==，因而曲线上任意一点的纵坐标与横坐标之比，或者说曲线上任一点与坐标原点的连线与横坐标夹角的正切，就是/p v c ，我们称为慢波比，二曲线上任一点的切线的斜率//g dk d v c β=。由于纵坐标直接正比于频率，故布里渊图不仅给出了相速与频率的关系，而且给出群速与频率的关系。布里渊图同时也给出了相速与群速的关系。

8. 什么是空间谐波，空间谐波的相速和群速的关系以及它们之间的关系：在周期系统中传播的

波，由于结构空间周期性，波的场分布也具有周期性，因而可分解成无数个谐波，这些谐波

称为空间谐波。空间谐波的相速00

1p pn p n v v n L ωλβ==+，群速1

0n gn g g n v v v βωβω-∂∂⎛⎫==== ⎪∂∂⎝⎭，由此可见，各空间谐波具有不同的相速，它随谐波次数号数n 的不同而改变：但同一模式的所有空间谐波群速相同，都等于基波。它们之间的关系当相速与群速同号时，为前向波，相速与群速反向为反波

9. 耦合阻抗的概念，物理意义和计算： 22()2zm n cn n E k P

β=：耦合阻抗是慢波系统的另一个重要参量，由于电子注是与慢波线上的纵向电场发生作用，所以耦合阻抗取决于系统中传输的功率流于纵向电场之间的关系定义为耦合阻抗。物理意义为：高的耦合阻抗表征慢波系统的色散情况。对于正常色散，色散越强烈，群速越小，耦合阻抗越高。对于异常色散，色散越强，耦合阻抗越低。

10. 空间谐波与时间谐波的区别：（a ）空间谐波是场的幅值在空间（z 向）具有非间谐的周期性而

引起的；而时间谐波则是场幅值在时间上具有非简谐的周期性（脉冲波）而引起的；（b ）空间谐波都具有相同的频率w ，但具有不同的相位常数n β和相同的群速g v ：时间谐波则有不同的频率，在色散系统中相速也不同，一般情况下群速相同；（c ）由空间谐波合成的场在时间上仍是简谐变化的并不存在谐波。

11. 螺旋线慢波系统中如果假设电磁波沿螺旋线传输，可以得到电磁波的相速为sin p v c ψ=，其

中ψ为螺旋角，c 为自由空间的光速，是否可以认为电磁波真空地沿螺旋线传输，假设电磁波沿螺旋线传输的合理性在哪：可以这样认为；其合理性在P347关于螺旋线的螺旋导电面模