微波技術(shù)與天線

前言

　　“微波技術(shù)與天線”不僅是信息工程以及電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，而且在一些新興學(xué)科中也同樣是一門重要的專業(yè)課程?！　”緯?shū)是為高等學(xué)校工科電子信息類專業(yè)本科生編寫(xiě)的教學(xué)用書(shū)，并于2006年經(jīng)教育部批準(zhǔn)為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?！　”緯?shū)是在作者參加編寫(xiě)的同名“九五”規(guī)劃教材中有關(guān)“微波技術(shù)”內(nèi)容的基礎(chǔ)上，經(jīng)進(jìn)一步加工、補(bǔ)充編寫(xiě)而成。本書(shū)的編寫(xiě)宗旨是，根據(jù)實(shí)際需要，較全面、系統(tǒng)地介紹與“微波技術(shù)與天線”有關(guān)的基本理論、基本概念、基本分析方法和基本工作原理。本書(shū)對(duì)理論分析的闡述，力求準(zhǔn)確明了；對(duì)數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，力求簡(jiǎn)潔易懂；對(duì)結(jié)果的討論，力求概念明確?！　”緯?shū)的主要內(nèi)容為：第1章緒論，簡(jiǎn)述微波的特點(diǎn)、應(yīng)用以及天線的功能與分類；第2章傳輸線理論，介紹微波傳輸線的基本傳輸特性及其分析、計(jì)算方法；第3章微波規(guī)則傳輸系統(tǒng)，主要講述各種金屬波導(dǎo)（包括同軸線）以及常見(jiàn)集成傳輸系統(tǒng)的基本分析方法、傳輸特性。以及基本計(jì)算、設(shè)計(jì)方法；第4章微波諧振腔，講述傳輸線諧振器的基本特性和金屬諧振腔以及集成諧振腔的基本工作原理以及分析方法；第5章微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，主要介紹微波傳輸系統(tǒng)和元件等效為網(wǎng)絡(luò)的基本理論，重點(diǎn)介紹各種網(wǎng)絡(luò)參量的基本特性以及信號(hào)流圖的應(yīng)用；第6章微波無(wú)源元件，介紹常用微波互易元件的基本特性、分析方法和基本工作原理以及微波鐵氧體的基本特性和鐵氧體器件的基本工作原理；第7章天線則介紹電磁波輻射的理論基礎(chǔ)和一些常用線天線和面天線的基本分析方法、基本工作原理和基本特性。　　本書(shū)借鑒國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材的成功之處，并結(jié)合作者多年從事“微波技術(shù)與天線”教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)組織內(nèi)容，具有以下特點(diǎn)：　?、僭趦?nèi)容安排上，注意基本內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容的闡述，注重?cái)?shù)學(xué)公式的推演或證明，加強(qiáng)對(duì)新內(nèi)容和新技術(shù)的介紹，便于讀者熟悉微波技術(shù)與天線內(nèi)容的同時(shí)，增強(qiáng)對(duì)采用“場(chǎng)”或“場(chǎng)”與“路”結(jié)合的基本規(guī)律分析和解決問(wèn)題的能力?！　、谠谧⒅亟榻B微波技術(shù)與天線的基本概念、基本理論和基本分析方法的基礎(chǔ)上，同時(shí)重視對(duì)微波技術(shù)與天線中難點(diǎn)問(wèn)題或一般教材中講述較少的內(nèi)容的介紹，便于讀者擴(kuò)大知識(shí)面，提高運(yùn)用所學(xué)的理論解決綜合性問(wèn)題的能力。

內(nèi)容概要

　　《微波技術(shù)與天線》講述與“微波技術(shù)與天線”有關(guān)的基本規(guī)律、基本分析與計(jì)算方法以及基本工作原理?！段⒉夹g(shù)與天線》力求內(nèi)容精練，物理概念清晰，文字易懂，便于自學(xué)。全書(shū)共分7章：緒論、傳輸線理論、微波規(guī)則傳輸系統(tǒng)、微波諧振腔、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、微波無(wú)源元件以及天線?！段⒉夹g(shù)與天線》每章均精選了大量的例題和習(xí)題，其中例題和習(xí)題涵蓋核心內(nèi)容，選題廣泛，難易適中?！　　段⒉夹g(shù)與天線》可供工科信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的本科生、?？粕约案呗殞W(xué)生用作教材，也可供高等學(xué)校有關(guān)專業(yè)的學(xué)生和有關(guān)科技人員用作參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 緒論1.1 微波波段的劃分及其特點(diǎn)1.1.1 微波波段的劃分1.1.2 微波的特點(diǎn)1.2 微波的應(yīng)用1.3 天線的功能、分類及其應(yīng)用實(shí)例1.4 微波技術(shù)與天線課程的基本內(nèi)容第2章 傳輸線理論2.1 傳輸線的分布參數(shù)及其等效電路2.2 一般形式傳輸線的方程及其解2.2.1 一般形式傳輸線的方程2.2.2 均勻傳輸線方程的解2.2.3 傳輸線的工作特性參量2.3 輸入阻抗和反射系數(shù)2.3.1 輸入阻抗2.3.2 反射系數(shù)2.3.3 輸入阻抗與反射系數(shù)間的關(guān)系2.4 均勻無(wú)耗傳輸線端接不同負(fù)載時(shí)的工作狀態(tài)2.4.1 行波工作狀態(tài)2.4.2 純駐波工作狀態(tài)2.4.3 行駐波工作狀態(tài)2.4.4 特殊端接有耗傳輸線的特點(diǎn)2.5 傳輸線的傳輸功率與回波損耗2.5.1 傳輸功率2.5.2 回波損耗和插入損耗2.6 圓圖2.6.1 阻抗圓圖2.6.2 導(dǎo)納圓圖2.7 傳輸線的阻抗匹配2.7.1 阻抗匹配的概念2.7.2 λ/4阻抗變換器2.7.3 支節(jié)調(diào)配器2.8 傳輸線上的瞬態(tài)現(xiàn)象2.8.1 階躍信號(hào)的瞬態(tài)響應(yīng)2.8.2 反射圖習(xí)題第3章 微波規(guī)則傳輸系統(tǒng)3.1 柱形傳輸系統(tǒng)中的導(dǎo)波及其特性3.1.1 柱形傳輸系統(tǒng)中導(dǎo)波的電磁場(chǎng)3.1.2 導(dǎo)波的分類及其特性3.2 金屬波導(dǎo)中的導(dǎo)波3.2.1 矩形波導(dǎo)3.2.2 圓形波導(dǎo)3.2.3 同軸線3.2.4 脊形波導(dǎo)3.2.5 金屬波導(dǎo)的激勵(lì)與耦合3.3 集成傳輸系統(tǒng)中的導(dǎo)波3.3.1 TEM模和準(zhǔn)TEM模傳輸線3.3.2 非TEM模傳輸線3.3.3 開(kāi)放式介質(zhì)波導(dǎo)3.3.4 半開(kāi)放式介質(zhì)波導(dǎo)習(xí)題第4章 微波諧振腔4.1 傳輸線諧振器和金屬諧振腔的基本特性及其參量4.1.1 傳輸線諧振器的基本特性4.1.2 金屬諧振腔的基本特性及其參量4.2 金屬諧振腔4.2.1 矩形諧振腔4.2.2 圓柱形諧振腔4.2.3 同軸形諧振腔4.2.4 應(yīng)用實(shí)例——波長(zhǎng)計(jì)4.2.5 金屬諧振腔的微擾4.3 集成諧振腔4.3.1 介質(zhì)諧振腔4.3.2 微帶諧振腔4.4 諧振腔的等效電路、耦合與激勵(lì)4.4.1 孤立諧振腔的等效電路4.4.2 諧振腔的激勵(lì)與耦合習(xí)題第5章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)5.1 等效原理5.1.1 色散傳輸系統(tǒng)等效為均勻傳輸線5.1.2 阻抗、電壓和電流的歸一化5.1.3 不均勻性區(qū)域等效為網(wǎng)絡(luò)5.2 阻抗、導(dǎo)納和轉(zhuǎn)移矩陣5.2.1 阻抗和導(dǎo)納矩陣5.2.2 轉(zhuǎn)移矩陣5.3 散射矩陣5.3.1 散射參量的定義5.3.2 [S]與[z]，[y]及[a]（或[Z]，[y]及[A]）間的轉(zhuǎn)換關(guān)系5.3.3 散射矩陣的性質(zhì)5.3.4 參考面移動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)散射參量的影響5.3.5 散射參量的測(cè)量5.4 傳輸矩陣5.5 基本電路單元的網(wǎng)絡(luò)參量5.6 二端口網(wǎng)絡(luò)的工作特性參量5.6.1 電壓傳輸系數(shù)5.6.2 相移5.6.3 插入衰減和功率（工作）衰減5.6.4 輸入駐波系數(shù)5.6.5 功率增益5.7 基于散射參量的微波信號(hào)流圖5.7.1 信號(hào)流圖的建立規(guī)則5.7.2 拓?fù)浜?jiǎn)化法則5.7.3 不接觸環(huán)法則習(xí)題第6章 微波無(wú)源元件6.1 終端和連接元件6.1.1 終端元件6.1.2 連接元件6.2 衰減和相移元件6.2.1 衰減元件（衰減器）6.2.2 相移元件（移相器）6.3 模式變換元件（模式轉(zhuǎn)換（接頭））6.3.1 同軸－矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)換（接頭）6.3.2 矩形波導(dǎo)－圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換（接頭）6.3.3 同軸－微帶、槽線和共面波導(dǎo)轉(zhuǎn)換6.3.4 矩形波導(dǎo)－微帶和鰭線轉(zhuǎn)換6.3.5 微帶－槽線和共面波導(dǎo)轉(zhuǎn)換6.4 阻抗匹配和變換元件6.4.1 用不均勻性實(shí)現(xiàn)的元件6.4.2 阻抗調(diào)配元件6.5 濾波元件（濾波器）6.5.1 微波濾波器的技術(shù)指標(biāo)及綜合設(shè)計(jì)程序6.5.2 低通原型濾波器6.5.3 頻率變換6.5.4 阻抗和導(dǎo)納倒置變換器6.5.5 濾波器電路的微波實(shí)現(xiàn)6.6 分路元件（功率分配（合成）器）6.6.1 無(wú)耗三端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)6.6.2 E-T接頭6.6.3 H-T接頭6.6.4 兩路功率分配器6.7 耦合元件（定向耦合器）6.7.1 無(wú)耗互易四端口網(wǎng)絡(luò)的基本性質(zhì)6.7.2 波導(dǎo)雙T和魔T6.7.3 定向耦合器6.8 非互易元件（鐵氧體器件）6.8.1 相對(duì)張量磁導(dǎo)率和鐵磁諧振6.8.2 法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)6.8.3 幾種常用的鐵氧體器件習(xí)題第7章 天線7.1 電磁波輻射的理論基礎(chǔ)7.1.1 電磁波輻射的基本概念與電磁對(duì)偶性原理7.1.2 基本輻射單元的輻射7.1.3 天線的基本參數(shù)7.1.4 對(duì)稱振子天線7.1.5 天線陣7.1.6 互易定理與接收天線7.2 線天線7.2.1 直立振子天線7.2.2 水平對(duì)稱振子天線7.2.3 螺旋天線7.2.4 引向天線7.2.5 非頻變天線7.3 面天線7.3.1 平面口徑的輻射7.3.2 喇叭天線7.3.3 旋轉(zhuǎn)拋物面天線7.3.4 雙反射面天線7.3.5 隙縫天線7.3.6 微帶天線習(xí)題附錄A 多角形變換及應(yīng)用實(shí)例附錄B 標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)參數(shù)和型號(hào)對(duì)照附錄C 同軸線參數(shù)表附錄D 微帶線的不連續(xù)性、等效電路、等效參量的經(jīng)驗(yàn)公式及其應(yīng)用范圍附錄E 各種電路單元的網(wǎng)絡(luò)參量附錄F 阻抗圓圖參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　隨著無(wú)線電技術(shù)特別是現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)天線提出了許多更高、更新的要求，天線的功能也不斷有了新的突破。除了完成高頻能量轉(zhuǎn)換外，天線系統(tǒng)還能對(duì)傳遞的信息進(jìn)行一定的加工和處理，例如單脈沖天線、自適應(yīng)天線、多波束天線、智能天線以及MIMO技術(shù)等?！　√炀€的種類繁多。按用途的不同，可將天線分為通信天線、廣播電視天線、雷達(dá)天線等；按工作波長(zhǎng)的不同，可將天線分為長(zhǎng)波天線、中波天線、短波天線、超短波天線、微波天線以及毫米波天線等；按極化特性的不同，可將天線分為線極化天線、圓極化天線、橢圓極化天線以及雙、多極化天線等；按頻帶寬窄的不同，可將天線分為窄帶天線、寬帶天線以及非頻變天線等；按工作原理不同，可將天線分為線天線和面天線。當(dāng)然，天線還有一些其他的分類方法?！　⊙芯刻炀€的問(wèn)題，就是研究天線所產(chǎn)生的空間電磁場(chǎng)分布以及由其分布所決定的天線的特性。求解天線問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，就是求解滿足特定邊界條件的麥克斯韋方程組的解。嚴(yán)格求解天線問(wèn)題是非常復(fù)雜和困難的，因此，對(duì)具體天線問(wèn)題往往將條件理想化，采取近似處理的方法來(lái)獲得所需的結(jié)果。目前，隨著計(jì)算機(jī)仿真軟件的不斷涌現(xiàn)，人們往往依靠電磁仿真軟件進(jìn)行輔助分析、設(shè)計(jì)，從而可以更準(zhǔn)確地處理天線問(wèn)題。

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