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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