微波技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　本書是在原有教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合編者的教學(xué)實(shí)踐和科研工作經(jīng)驗(yàn)，參考目前國(guó)內(nèi)外同類教材，緊跟當(dāng)代電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，反映本學(xué)科最新發(fā)展編寫而成。本書在內(nèi)容組織上注重基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和實(shí)用性，精煉傳統(tǒng)內(nèi)容，注重基本概念及對(duì)工程問(wèn)題處理方法的講述。本書將“場(chǎng)”和“路”的概念有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使教材在連貫性、系統(tǒng)性和實(shí)用性方面更加突出?！　”緯谖淖直磉_(dá)上力求簡(jiǎn)潔、清晰、流暢、易讀，同時(shí)每章配有大量工程應(yīng)用方面的例題和習(xí)題。附錄是本書的必要補(bǔ)充。本書配有電子課件，可供任課教師參考?！　”緯鴧⒖紝W(xué)時(shí)為56～80學(xué)時(shí)。全書共分9章。緒論、第1章、第2章介紹微波的波段劃分及微波的特點(diǎn)與應(yīng)用、導(dǎo)波和常用導(dǎo)波系統(tǒng)中到波場(chǎng)的求解方法以及導(dǎo)波的特性；第3、4章介紹微波集成傳輸線（包括帶狀線、微帶線、懸置微帶線和倒置微帶線、共面?zhèn)鬏斁€、槽線和鰭線）、介質(zhì)波導(dǎo)和光波導(dǎo)（包括圓柱介質(zhì)波導(dǎo)、矩形介質(zhì)波導(dǎo)和光波導(dǎo)）；第5章傳輸線理論，講述分布參數(shù)電路基礎(chǔ)、傳輸線方程、各種無(wú)耗傳輸線工作狀態(tài)、工作參量及特性參量、有耗傳輸線的特性與計(jì)算、阻抗圓圖的使用及阻抗匹配方法；第6～8章分別講述了各種微波諧振器、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、各種微波無(wú)源器件以及鐵氧體材料的特性。第l、2章為場(chǎng)的基礎(chǔ)，第5章為路的基礎(chǔ)，其余章節(jié)的擴(kuò)展構(gòu)成了本書的體系結(jié)構(gòu)?！　”緯呻娮涌萍即髮W(xué)徐銳敏教授主編，同時(shí)組織多位長(zhǎng)期在電磁場(chǎng)與微波技術(shù)領(lǐng)域工作、具有豐富教學(xué)和工程經(jīng)驗(yàn)的同志共同編寫完成。其中，緒論、第1、2、7章由徐銳敏教授編寫；第3章由陳波講師編寫；第4章由王占平副教授編寫；第5章、附錄由唐璞教授編寫；第6章由西安電子科技大學(xué)雷振亞教授編寫；第8章由北京理工大學(xué)薛正輝副教授編寫。本書的許多插圖和文字錄入工作由詹銘周博士和徐躍杭博士完成，在此表示衷心的感謝。　　由于編者水平有限，書中錯(cuò)誤和不當(dāng)之處在所難免，殷切希望廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書系“普通高等教育‘十一五’國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材”。本書采用從場(chǎng)出發(fā)、場(chǎng)路結(jié)合的方法，圍繞規(guī)則導(dǎo)行波系統(tǒng)和微波全面地講述了微波技術(shù)的基本概念、理論、技術(shù)和分析方法。全書分為9章：緒論、導(dǎo)波的一般特性、典型導(dǎo)波系統(tǒng)的場(chǎng)分析、微波集成傳輸線、介質(zhì)波導(dǎo)和光波導(dǎo)、傳輸線的電路理論、微波諧振器、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、常用微波元件。各章均附有習(xí)題，書后附有習(xí)題答案。本書配有電子課件，可供任課教師參考。    本書可作為高等院校電子信息工程、通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)以及相近專業(yè)的本科教材或教學(xué)參考書，亦可供從事微波和天線工作的科研人員和工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論  0.1  微波的波長(zhǎng)（或頻率）范圍  0.2  微波的主要特性  0.3  微波的應(yīng)用第1章  導(dǎo)波的一般特性  1.1  導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)  1.2  導(dǎo)波的場(chǎng)分析方法  1.3  導(dǎo)波的分類及各類導(dǎo)波的特性  1.4  導(dǎo)波的傳輸功率、能量及衰減  1.5  導(dǎo)波系統(tǒng)中截止?fàn)顟B(tài)下的場(chǎng)  習(xí)題第2章  典型導(dǎo)波系統(tǒng)的場(chǎng)分析  2.1  同軸線  2.2  矩形波導(dǎo)  2.3  圓形波導(dǎo)  2.4  其他形式的金屬柱面波導(dǎo)簡(jiǎn)介  2.5  同軸線、矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)的尺寸選擇  2.6  波導(dǎo)正規(guī)模的特性  2.7  不均勻性引起模式耦合  2.8  奇偶禁戒規(guī)則  習(xí)題第3章  微波集成傳輸線  3.1  帶狀線  3.2  微帶線  3.3  耦合帶狀線和耦合微帶線  3.4  懸置微帶線和倒置微帶線  3.5  槽線  3.6  共面?zhèn)鬏斁€  3.7  鰭線  習(xí)題第4章  介質(zhì)波導(dǎo)和光波導(dǎo)  4.1  介質(zhì)波導(dǎo)  4.2 光波導(dǎo)  習(xí)題第5章  傳輸線的電路理論  5.1  引言  5.2  分布參數(shù)電路概念  5.3  傳輸線方程及其解  5.4  傳輸線的特性參量  5.5  傳輸線的工作參量  5.6  無(wú)耗傳輸線的三種工作狀態(tài)  5.7  均勻有耗傳輸線的特性與分析  5.8  傳輸功率與傳輸效率  5.9  均勻?qū)Рㄏ到y(tǒng)等效為均勻傳輸線  5.10  史密斯圓圖  5.11  阻抗匹配  習(xí)題第6章  微波諧振器  6.1  微波諧振器的基本特性與參數(shù)  6.2  串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路  6.3  傳輸線諧振器  6.4  金屬波導(dǎo)諧振器  6.5  圓柱介質(zhì)諧振器  6.6  法布里-珀羅諧振器（開式諧振器）  6.7  諧振器的激勵(lì)  6.8  微波諧振腔的微擾理論  習(xí)題第7章  微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)  7.1  不均勻性等效為集總參數(shù)網(wǎng)絡(luò)  7.2  微波網(wǎng)絡(luò)參量  7.3  微波網(wǎng)絡(luò)參量之間的關(guān)系  7.4  互易網(wǎng)絡(luò)、無(wú)耗網(wǎng)絡(luò)及對(duì)稱網(wǎng)絡(luò)各矩陣參量的特性  7.5  參考面移動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)參量的影響  習(xí)題第8章  常用微波元件  8.1  一端口元件  8.2  二端口元件  8.3  三端口元件  8.4  四端口元件  8.5  微波周期結(jié)構(gòu)——電磁慢波  8.6  鐵氧體元件  習(xí)題習(xí)題答案參考文獻(xiàn)附錄Ⅰ  矢量公式附錄Ⅱ  麥克斯韋方程組、波動(dòng)方程和邊界條件附錄Ⅲ  拉梅系數(shù)附錄Ⅳ  貝塞爾函數(shù)及常用公式附錄Ⅴ  幾種常用金屬材料的特性參數(shù)附錄Ⅵ  常用介質(zhì)材料的特性參數(shù)附錄Ⅶ  同軸線、矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)參數(shù)表

章節(jié)摘錄

　　第1章　導(dǎo)波的一般特性　　1.1　導(dǎo)波和導(dǎo)波系統(tǒng)　　時(shí)變電場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)，時(shí)變磁場(chǎng)又產(chǎn)生時(shí)變電場(chǎng)，如此進(jìn)行下去，變化著的電場(chǎng)和磁場(chǎng)能傳播開去就形成電磁波?！　‰姶挪煞譃樽杂煽臻g波和導(dǎo)波。自由空間波是指在無(wú)界空間傳播的電磁波。導(dǎo)波是在含有不同媒質(zhì)邊界的空間傳播的電磁波，而構(gòu)成這種邊界的裝置則稱為導(dǎo)波系統(tǒng)，它的作用是束縛并引導(dǎo)電磁波傳播。　　導(dǎo)波系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)隨著不同頻段和實(shí)際需要而有所不同。　　在低頻，導(dǎo)波系統(tǒng)的形式很簡(jiǎn)單，兩根導(dǎo)線就可以引導(dǎo)電磁波。這是因?yàn)閷?dǎo)線之間的距離和導(dǎo)線的長(zhǎng)度相對(duì)電磁波的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)小得可以忽略，兩導(dǎo)線的電流反相，在空間同一點(diǎn)建立的場(chǎng)也反相并相互抵消，即低頻電磁波沿導(dǎo)線傳輸幾乎沒(méi)有輻射損耗。同時(shí)頻率低，導(dǎo)線的電阻損耗也可忽略。因此，低頻對(duì)導(dǎo)波系統(tǒng)沒(méi)有特殊要求。當(dāng)頻率增高致使波長(zhǎng)與導(dǎo)線間的距離和導(dǎo)線的長(zhǎng)度可以比擬時(shí)，情況就大不一樣了，兩導(dǎo)線的電流在空間建立的場(chǎng)不會(huì)反相相消而有輻射。頻率高，導(dǎo)線電阻損耗也增大，因此任意的兩根導(dǎo)線不能有效引導(dǎo)微波?！　≡谖⒉úǘ危瑸闇p小雙導(dǎo)線的輻射和電阻損耗，采用一種改進(jìn)型雙導(dǎo)線即平行雙導(dǎo)體線。它是用線徑較大、線間距較小的平行雙導(dǎo)體構(gòu)成。這種雙導(dǎo)體線可用于微波低端——米波頻率。隨著頻率的繼續(xù)增加，平行雙導(dǎo)體線輻射損耗嚴(yán)重。為避免輻射并進(jìn)一步減少電阻損耗，出現(xiàn)了封閉式雙導(dǎo)體導(dǎo)波系統(tǒng)即同軸線，它可用于分米波和厘米波。但頻率增高到毫米波波段時(shí)，由于同軸線橫向尺寸變小，內(nèi)導(dǎo)體的損耗很大，功率容量也下降。為克服同軸線的這些缺點(diǎn)，理論和實(shí)踐證明，可以去掉其內(nèi)導(dǎo)體而作成空心單導(dǎo)體導(dǎo)波系統(tǒng)即柱面金屬波導(dǎo)，它主要用于厘米波和毫米波。當(dāng)頻率增到毫米波、亞毫米波波段時(shí)，金屬損耗已經(jīng)很大，而在這些波段介質(zhì)損耗還不算高，特別是低耗介質(zhì)的出現(xiàn)，為發(fā)展新的導(dǎo)波系統(tǒng)——介質(zhì)波導(dǎo)創(chuàng)造了條件。介質(zhì)波導(dǎo)主要用于毫米波、亞毫米波乃至光波。

編輯推薦

　　本書是在原有教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合編者的教學(xué)實(shí)踐和科研工作經(jīng)驗(yàn)，參考目前國(guó)內(nèi)外同類教材，緊跟當(dāng)代電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，反映本學(xué)科最新發(fā)展編寫而成。本書在內(nèi)容組織上注重基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和實(shí)用性，精煉傳統(tǒng)內(nèi)容，注重基本概念及對(duì)工程問(wèn)題處理方法的講述。本書將“場(chǎng)”和“路”的概念有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使教材在連貫性、系統(tǒng)性和實(shí)用性方面更加突出。　　本書在文字表達(dá)上力求簡(jiǎn)潔、清晰、流暢、易讀，同時(shí)每章配有大量工程應(yīng)用方面的例題和習(xí)題。附錄是本書的必要補(bǔ)充。本書配有電子課件，可供任課教師參考。

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