微波技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　隨著信息時(shí)代的到來(lái)，微波與射頻（Radio Frequency，RF）技術(shù)已滲透到人類生活、工業(yè)、科研、軍事的各個(gè)領(lǐng)域。如蜂窩電話、個(gè)人通信系統(tǒng)、無(wú)線局域網(wǎng)、車載防撞雷達(dá)、廣播和電視直播衛(wèi)星、全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）、射頻識(shí)別（RF Identification，RFID）、超寬帶（Ultra wide-Band，UwB）無(wú)線通信、雷達(dá)系統(tǒng)，以及微波遙感系統(tǒng)等。射頻與微波方面的專業(yè)技術(shù)人員成為當(dāng)前社會(huì)上的緊缺人才?！　≡趯W(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)具有高等數(shù)學(xué)、電子線路和電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)知識(shí)。　　《微波技術(shù)基礎(chǔ)》是工科電子類電子與信息工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的任務(wù)是使學(xué)生學(xué)會(huì)微波理論和技術(shù)的基礎(chǔ)概念、基本理論和基本分析方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后從事微波研究和工程設(shè)計(jì)工作以及電磁場(chǎng)與微波技術(shù)研究生專業(yè)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)?！　”窘滩氖蔷幷咴诙嗄陱氖陆虒W(xué)和科研實(shí)踐的基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成的。教材注重微波技術(shù)的基本概念和理論的清晰闡述，配以一定的例題以加深理解；同時(shí)又強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)和分析。平面?zhèn)鬏斁€的應(yīng)用發(fā)展很快，但是其理論分析較為復(fù)雜，在這里結(jié)合常用微波CAD做了補(bǔ)充，從而與實(shí)際應(yīng)用更為緊密。對(duì)于學(xué)習(xí)和應(yīng)用微波技術(shù)的科研人員來(lái)講，他們只注重單個(gè)器件的研究，缺乏系統(tǒng)概念，本書(shū)的最后一章介紹了典型微波系統(tǒng)，同時(shí)也可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！　”窘滩呐溆须娮诱n件和電子版的習(xí)題解答，可在清華大學(xué)出版社網(wǎng)站上下載?！　”緯?shū)的編寫(xiě)得到上海大學(xué)教材建設(shè)基金的資助。研究生王華紅和周建永繪制了部分插圖，盛潔和高艷艷編纂了各章習(xí)題和解答，在此對(duì)他們表示感謝，同時(shí)向本書(shū)引用的參考書(shū)的作者致以敬意。在此我要特別感謝我國(guó)微波測(cè)量領(lǐng)域和微帶天線領(lǐng)域的知名教授、上海大學(xué)徐得名教授和鐘順時(shí)教授，以及上海大學(xué)的徐長(zhǎng)龍教授和夏士明副教授。導(dǎo)師們深厚的理論基礎(chǔ)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、謙虛坦蕩的工作作風(fēng)和甘為鋪路石的高尚情懷堅(jiān)定了我將教師作為職業(yè)的信心?！　∮捎诰幷咚剿蓿瑫?shū)中難免有差錯(cuò)和不足之處，懇請(qǐng)讀者提出寶貴意見(jiàn)。

內(nèi)容概要

理論、第2章的規(guī)則波導(dǎo)理論和第3章的平面?zhèn)鬏斁€；在此基礎(chǔ)上，第4章分析了各種傳輸線所形成的常用微波諧振腔的基本原理；第5章是微波技術(shù)電路理論的進(jìn)一步發(fā)展，介紹微波網(wǎng)絡(luò)的各種網(wǎng)絡(luò)參量、微波網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)；第6章介紹常用微波無(wú)源器件及其應(yīng)用；第7章簡(jiǎn)要介紹幾個(gè)典型的微波系統(tǒng)和微波技術(shù)的應(yīng)用。    本書(shū)注重微波技術(shù)基本理論的透徹分析以及與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，為高等院校電子工程類無(wú)線電技術(shù)專業(yè)高年級(jí)本科生教材，可作為相近專業(yè)的教學(xué)參考書(shū)，也可供從事微波技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)的工程技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第0章 緒論  0.1 電磁波譜及微波  0.2 微波的特點(diǎn)及其應(yīng)用  0.3 微波技術(shù)的發(fā)展  0.4 微波技術(shù)的研究方法和基本內(nèi)容  習(xí)題第1章 傳輸線理論  1.1 引言  1.2 傳輸線波動(dòng)方程及其解  1.3 均勻無(wú)耗傳輸線的特性參量  1.4 均勻無(wú)耗傳輸線的工作狀態(tài)  1.5 阻抗圓圖和導(dǎo)納圓圖  1.6 阻抗匹配  習(xí)題第2章 規(guī)則波導(dǎo)  2.1 規(guī)則波導(dǎo)傳輸?shù)囊话憷碚? 2.2 矩形波導(dǎo)  2.3 圓形波導(dǎo)  2.4 同軸線及其高次模  2.5 特殊波導(dǎo)簡(jiǎn)介  習(xí)題第3章 平面?zhèn)鬏斁€  3.1 帶狀線  3.2 微帶線  3.3 介質(zhì)波導(dǎo)  3.4 其他平面?zhèn)鬏斁€  3.5 平面?zhèn)鬏斁€的激勵(lì)與耦合  習(xí)題第4章 微波諧振腔  4.1 引言  4.2 諧振腔的主要特性參數(shù)  4.3 矩形諧振腔  4.4 圓形諧振腔  4.5 同軸線諧振腔  4.6 環(huán)形諧振腔  4.7 微帶線諧振腔  4.8 介質(zhì)諧振腔  4.9 諧振腔的等效電路  4.10 諧振腔的耦合與激勵(lì)  習(xí)題第5章 微波網(wǎng)絡(luò)  5.1 引言  5.2 微波網(wǎng)絡(luò)的各種參量矩陣  5.3 二端口網(wǎng)絡(luò)各種參量矩陣的關(guān)系  5.4 多端口網(wǎng)絡(luò)  5.5 常用微波網(wǎng)絡(luò)特性  5.6 基本電路單元的網(wǎng)絡(luò)參量  5.7 二端口網(wǎng)絡(luò)的連接  5.8 微波網(wǎng)絡(luò)的外部特性參量  習(xí)題第6章 基本微波無(wú)源元件  6.1 終端負(fù)載  6.2 電抗元件  6.3 分支元件  6.4 定向耦合器  6.5 濾波器  6.6 隔離器  6.7 衰減器  6.8 移相器  6.9 阻抗變換器第7章 微波系統(tǒng)及微波技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)介  7.1 天線的系統(tǒng)特征  7.2 無(wú)線傳輸系統(tǒng)  7.3 雷達(dá)系統(tǒng)與導(dǎo)航  7.4 微波技術(shù)的其他應(yīng)用附錄  附錄1 物理常數(shù)  附錄2 用于構(gòu)成十進(jìn)制倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位詞頭  附錄3 常用矢量公式  附錄4 矢量微分運(yùn)算  附錄5 坐標(biāo)變換  附錄6 標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)主要參數(shù)  附錄7 常用硬同軸線特性參量  附錄8 常用同軸射頻電纜特性參量參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　0.4 微波技術(shù)的研究方法和基本內(nèi)容　　一般的高頻電子線路，頻率通常為幾兆赫茲，模擬電子線路的頻率為kHz數(shù)量級(jí)。波長(zhǎng)比元件的尺度大很多，波在傳播過(guò)程中相位的改變很小，達(dá)到可以忽略的程度，可以認(rèn)為整個(gè)電路在穩(wěn)態(tài)情況下，電壓和電流只與時(shí)間有關(guān)，而與空間位置無(wú)關(guān)，因此用集總元件參數(shù)來(lái)分析電路?！　?duì)于微波波段的電磁波來(lái)說(shuō)，波長(zhǎng)很短，微波器件的尺度和波長(zhǎng)在同一數(shù)量級(jí)，微波器件是分布式元件，即電壓或電流的相位隨著元件的物理長(zhǎng)度有顯著變化，它們既是時(shí)間的函數(shù)也是空間位置的函數(shù)。實(shí)際上，這時(shí)電壓和電流的物理意義不是十分明確，而用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)描述更為精確。因此，從根本上講微波的基本理論是以經(jīng)典的電磁理論，即以Maxwell方程組為核心的場(chǎng)與波的理論。　　原理上，通過(guò)求解偏微分方程，可以得到微波器件和系統(tǒng)在任意時(shí)間、任意位置的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，但是只有在簡(jiǎn)單邊界條件下方能奏效，對(duì)復(fù)雜邊界條件，直接求解相當(dāng)煩瑣，常需借助各種數(shù)值方法。實(shí)際情況是，許多微波工程問(wèn)題并不需要知道系統(tǒng)中某點(diǎn)每一時(shí)刻的電、磁場(chǎng)具體值，這超出了具體應(yīng)用中所需要的信息。應(yīng)用中一般關(guān)心的僅是某器件的對(duì)外特性，即終端特性，如功率、阻抗、電壓、電流等，用等效電路法求解即可滿足要求。這種等效電路法就是把本質(zhì)上屬于場(chǎng)的問(wèn)題，在一定條件下轉(zhuǎn)化為電路問(wèn)題，從而使問(wèn)題比較容易地得到解決。因此，“場(chǎng)”與“路”的方法并非截然分開(kāi)，而是有內(nèi)在聯(lián)系的?！　∥⒉夹g(shù)是研究微波信號(hào)的產(chǎn)生、放大、傳輸、發(fā)射、接收和測(cè)量的學(xué)科，　　主要研究微波傳輸方面的基本理論，它是微波技術(shù)的基礎(chǔ)。同時(shí)簡(jiǎn)要介紹常用微波器件和微波網(wǎng)絡(luò)理論。

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