微波技術(shù)基本教程

前言

　　當前，電子與信息技術(shù)在科技、生產(chǎn)、經(jīng)濟、軍事、通信、航天，以及社會生活等領域的重要性日益突出，應用范圍日趨廣泛，其中，微波技術(shù)的應用起著重要和突出的作用。鑒于此，有相當數(shù)量的高校及大專院校設置了信息技術(shù)或與之密切相關的專業(yè)，其中，有的是純微波技術(shù)專業(yè)，有的則不是，但都要求學生具備微波技術(shù)方面的基本理論和知識。因此，編寫一本適應這種要求的微波技術(shù)教材是十分必要的?！　”緯ㄈ糠謨?nèi)容：傳輸線的基本理論、常用（無源）微波元件、微波網(wǎng)絡基本知識。這是工程微波技術(shù)的重要組成部分，是相關專業(yè)必學的基礎知識，也是進一步學習和掌握微波技術(shù)領域中更多知識的理論基礎。以往，這三部分內(nèi)容由三門獨立的課程（三本獨立的教材）講授，內(nèi)容龐雜、冗長，學時數(shù)多。本書針對這三門課程所涵蓋的內(nèi)容做了篩選，去粗存精，使其合于篇幅不大的一本書中，節(jié)約了學時數(shù)，節(jié)約了成本，方便了讀者。在本書中，這三部分內(nèi)容既有內(nèi)在聯(lián)系，又有相對的獨立性，便于相關專業(yè)根據(jù)實際要求安排所學內(nèi)容和學時數(shù)?！　”菊n程的特點或難點有兩個：一是涉及的物理概念和術(shù)語比較抽象，對于初學者較難理解和接受；二是涉及的數(shù)學知識多、面廣。因此，能否較好地解決這兩個問題，使讀者容易理解和接受，就成了教材的關鍵所在。為此，本書把嚴密的數(shù)學推導、理論分析與物理概念緊密地結(jié)合在一起，特別著重于基本概念、基本理論和基本分析方法的闡述，使初學者更易理解、更易接受。本書是基礎理論課教材，其內(nèi)容相對而言比較穩(wěn)定，但并非一成不變，隨著科技的發(fā)展，內(nèi)容也會有所變化，例如，平面?zhèn)鬏斁€、光纖，其應用范圍已十分廣泛，又如，無線光通信技術(shù)也已開始進入實驗和應用階段。對此，本書都做了詳細或簡要的介紹?！　榱四軌蚺c前修課“電磁場理論”相銜接，書中增加了矢量分析和麥克斯韋方程組的有關內(nèi)容；另外，對于閱讀本書必備但又不宜在書中正文講解的基本知識、數(shù)學公式和數(shù)據(jù)等，都編寫了附錄，供參考；為使讀者能夠自己檢查所做習題的結(jié)果是否正確，本書對于每一章的習題都給出了參考答案；此外，為使讀者做習題時有所借鑒，特編寫了例題解析，供參考。本書既可作為相關專業(yè)的本科生或大專生的教材或參考書，又可作為工程技術(shù)人員和自學者的參考書?！　”本├砉ご髮W尚洪巨教授、崔正勤教授和陳重副教授對部分書稿做了詳細的審閱，提出了修改意見，對此，表示衷心的感謝?！　【幷咧饔^上想把書寫好，但限于編者的水平和時間，書中難免有疏漏、不妥或錯誤之處，殷切期望讀者、專家不吝指正。

內(nèi)容概要

本書包括三部分內(nèi)容：傳輸線的基本理論、常用(無源)微波元件、微波網(wǎng)絡基本知識。全書共7章：傳輸線的基本理論、規(guī)則波導、微帶傳輸線、光纖、微波諧振器、常用(無源)微波元件和微波網(wǎng)絡基本知識。這些內(nèi)容是工程微波技術(shù)的重要組成部分，也是進一步學習和掌握微波技術(shù)領域其他知識的理論基礎。
本書著重于基本概念、基本理論和基本分析方法的闡述。本書的習題都有參考答案，并編寫了例題解析，供參考。
本書可作為電子與信息技術(shù)專業(yè)(電磁場與微波技術(shù)、電子工程、信息工程、通信工程和應用電子技術(shù)等專業(yè))的教材或參考書：對于不屬于這些專業(yè)，但又需要具備一定微波技術(shù)知識的專業(yè)，同樣是適用的；還可作為成人高教有關專業(yè)的教材或參考書。本書也適合工程技術(shù)人員和自學者參考使用。

書籍目錄

緒論
第1章 傳輸線的基本理論
 1.1 引言
 1.1.1 傳輸線的種類和分析方法
 1.1.2 傳輸線的應用
 1.1.3 長線與分布參數(shù)
 1.1.4 傳輸線理論的重要性和傳輸線在微波技術(shù)中的地位
 1.2 均勻無耗傳輸線上的行波
 1.2.1 傳輸線方程及其解
 1.2.2 均勻無耗傳輸線的特性阻抗
 1.3 接有負載的均勻無耗傳輸線
 1.3.1 接有任意負載時均勻無耗傳輸線上電壓波和電流波的一般表示式
 1.3.2 反射系數(shù)、駐波比和輸入阻抗
 1.3.3 均勻無耗傳輸線接有不同類型負載時的工作狀態(tài)
 1.4 應用舉例
 1.4.1 用做元器件的有限長傳輸線
 1.4.2 在傳輸能量方面的應用舉例
 1.5 阻抗圓圖和導納圓圖
 1.5.1 阻抗圓圖
 1.5.2 阻抗圓圖應用舉例
 1.5.3 導納圓圖
 1.6 阻抗匹配
 1.6.1 阻抗匹配的概念
 1.6.2 負載與傳輸線阻抗匹配的方法
 1.7 均勻和非均勻有耗傳輸線
 1.7.1 均勻有耗傳輸線
 1.7.2 非均勻有耗傳輸線
 附錄1.1 雙導線和同軸線的分布參數(shù)
 附錄1.2 某些傳輸線的特性阻抗
 附錄1.3 阻抗的測量方法
 習題
第2章 規(guī)則波導
 2.1 引言
 2.1.1 梯度、散度和旋度
 2.1.2 麥克斯韋方程
 2.2 波動方程與導行波
 2.2.1 波動方程
 2.2.2 導行電磁波
 2.3 規(guī)則波導中的導行波
 2.3.1 波型
 2.3.2 傳輸特性
 2.4 矩形波導管中電磁波的傳輸特性
 2.4.1 波動方程在直角坐標系中的解
 2.4.2 波型及場結(jié)構(gòu)
 2.4.3 矩形波導管中電磁波的傳輸特性
 2.4.4 矩形波導管的管壁電流
 2.4.5 等效阻抗
 2.4.6 激勵與耦合
 2.5 圓形波導管中電磁波的傳輸特性
 2.5.1 波動方程在圓柱坐標系中的解
 2.5.2 波型及場結(jié)構(gòu)
 2.5.3 傳輸功率和衰減
 2.6 同軸線及其中的高次波型
 2.6.1 同軸線中的TEM波型
 2.6.2 同軸線中的高次波型
 2.6.3 同軸線尺寸的選擇
 附錄2.1 貝塞爾函數(shù)簡介
 附錄2.2 部分同軸線、矩形軟波導管結(jié)構(gòu)示意圖
 習題
第3章 微帶傳輸線
 3.1 帶狀傳輸線
 3.1.1 特性阻抗
 3.1.2 相速度和導波波長
 3.1.3 帶狀線的損耗和衰減
 3.1.4 帶狀線的功率容量
 3.1.5 帶狀線尺寸的選擇
 3.2 微帶線
 3.2.1 微帶線中的模式
 3.2.2 微帶線的特性阻抗
 3.2.3 相速度和導波波長
 3.2.4 微帶線的損耗
 3.2.5 微帶線的色散特性與尺寸選擇
 3.3 耦合帶狀線和耦合微帶線
 3.4 用于微波集成電路的其他傳輸線簡介
 3.4.1 懸置和倒置微帶線
 3.4.2 槽線
 3.4.3 共面波導
 3.4.4 鰭線
 附錄3.1 橢圓積分簡介
 附錄3.2 零厚度微帶線特性阻抗數(shù)據(jù)表
 習題
第4章 光纖
 4.1 引言
 4.2 階躍光纖的射線分析
 4.2.1 在不同介質(zhì)分界面上波的反射和折射
 4.2.2 階躍光纖的射線分析
 4.3 階躍光纖的波動理論
 4.3.1 波動方程及其解
 4.3.2 特征方程、模的傳輸與截止、模的遠離截止
 4.3.3 光纖的色散特性
 4.4 無線光通信基本知識簡介
 習題
第5章 微波諧振器
 5.1 諧振器的特性參數(shù)
 5.1.1 諧振頻率
 5.1.2 品質(zhì)因數(shù)
 5.2 圓柱形諧振腔
 5.2.1 電磁場的表示式
 5.2.2 諧振頻率與波型圖
 5.2.3 固有品質(zhì)因數(shù)
 5.2.4 圓柱形諧振腔中常用的三種主要模式
 5.3 矩形諧振腔
 5.3.1 電磁場的表示式
 5.3.2 特性參數(shù)的計算
 5.4 同軸線諧振腔
 5.4.1 二分之一波長型同軸線諧振腔
 5.4.2 四分之一波長型同軸線諧振腔
 5.4.3 電容加載同軸線諧振腔
 5.5 其他類型微波諧振器簡介
 5.5.1 介質(zhì)諧振器
 5.5.2 平面諧振器
 5.5.3 微帶傳輸線諧振器
 習題
第6章 常用（無源）微波元件
 6.1 連接元件
 6.1.1 矩形波導接頭
 6.1.2 同軸線接頭
 6.2 變換元件
 6.2.1 傳輸線尺寸變換器
 6.2.2 階梯式阻抗變換器
 6.2.3 模式轉(zhuǎn)換器
 6.3 分支元件
 6.3.1 同軸線型功率分配器
 6.3.2 微帶線功率分配器
 6.3.3 矩形波導管分支接頭
 6.4 終端元件
 6.4.1 匹配負載
 6.4.2 全反射終端器（短路器）
 6.5 矩形波導管中的衰減器和移相器
 6.5.1 衰減器
 6.5.2 移相器
 6.6 定向耦合器
 6.6.1 雙孔定向耦合器
 6.6.2 均勻多孔陣列定向耦合器
 6.6.3 耦合機構(gòu)在波導寬壁的定向耦合器
 6.7 微波濾波器
 6.7.1 由矩形波導和諧振腔構(gòu)成的濾波器
 6.7.2 利用高低阻抗線構(gòu)成的濾波器
 6.8 場移式隔離器
 6.9 Y形結(jié)環(huán)形器
 6.10 電抗性元件
 6.10.1 矩形波導管中的膜片、諧振窗和金屬桿
 6.10.2 矩形波導管中的階梯
 6.10.3 同軸線中的階梯
 習題
第7章 微波網(wǎng)絡基本知識
 7.1 引言
 7.2 波導等效為雙線，不均勻性等效為網(wǎng)絡
 7.2.1 波導等效為雙線傳輸線
 7.2.2 不均勻性等效為網(wǎng)絡
 7.3 歸一化參量
 7.3.1 阻抗的歸一化
 7.3.2 電壓和電流的歸一化
 7.3.3 場強復振幅的歸一化
 7.3.4 歸一化電壓、電流與歸一化的場強復振幅之間的關系
 7.4 微波網(wǎng)絡的參量
 7.4.1 微波網(wǎng)絡的電路參量
 7.4.2 微波網(wǎng)絡的波參量
 7.4.3 常用網(wǎng)絡參量之間的互換關系
 7.4.4 參考面移動對散射參量的影響
 7.4.5 基本電路單元的網(wǎng)絡參量
 7.5 二端口網(wǎng)絡的工作特性參量
 7.5.1 插入反射系數(shù)和插入駐波比
 7.5.2 插入衰減
 7.5.3 插入相移
 7.5.4 電壓波的傳輸系數(shù)
 7.6 網(wǎng)絡的連接
 7.6.1 二端口網(wǎng)絡的串聯(lián)
 7.6.2 二端口網(wǎng)絡的并聯(lián)
 7.6.3 二端口網(wǎng)絡的級聯(lián)
 7.7 網(wǎng)絡參量的性質(zhì)
 7.7.1 互易（可逆）網(wǎng)絡
 7.7.2 無耗網(wǎng)絡
 附錄7.1 矩陣知識初步
 附錄7.2 復功率定理
 習題
附錄一 例題解析
附錄二 數(shù)學公式
附錄三 奈培和分貝
附錄四 常用導體材料的特性
附錄五 常用介質(zhì)基片材料的高頻特性
附錄六 微帶線常用導體材料的特性
附錄七 空心矩形和圓形金屬波導管參數(shù)
習題答案
主要參考資料

圖書封面

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