微波技術(shù)、微波電路及天線

前言

　　為了適應(yīng)2l世紀(jì)高等院校通信與信息專業(yè)迅速發(fā)展的大好形勢，高等院校相應(yīng)專業(yè)急需大量緊跟當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展、反映新技術(shù)、體現(xiàn)新成果的教材，在機(jī)械工業(yè)出版社的組織及幫助指導(dǎo)下，編者編寫了《微波技術(shù)、微波電路及天線》一書。　　正如本書第l章所述，微波技術(shù)的內(nèi)容已經(jīng)包括了微波電路這一部分，但教材之所以取名為《微波技術(shù)、微波電路及天線》，是考慮到一些傳統(tǒng)的習(xí)慣。在一些院校及相關(guān)專業(yè)中，經(jīng)常把傳輸線理論與技術(shù)、微波傳輸線這部分內(nèi)容劃出來，形成一門課程，稱之為“微波技術(shù)基礎(chǔ)”，而微波網(wǎng)絡(luò)理論、微波無源元件、微波有源電路的內(nèi)容分成另一門課程，稱為“微波電路”，或者還有其他的劃分方法，而天線本身就是較為獨(dú)立的部分。本書的取名是為了方便使用者對書中內(nèi)容的取舍，方便各層次、各專業(yè)的學(xué)生及不同教學(xué)學(xué)時(shí)的需要。　　本書定位在通信及信息各專業(yè)通用的專業(yè)基礎(chǔ)教材，其先行課程是“電路基礎(chǔ)”、“信號及系統(tǒng)”、“模擬電子線路”和“電磁場理論”，希望上述各專業(yè)的本科生或大專生在學(xué)完本課程后，能比較系統(tǒng)地了解微波理論，并具有一定的解決工程技術(shù)問題的能力，對天線的基礎(chǔ)知識有一定的了解。本教材在內(nèi)容上除具有較大的覆蓋范圍外，還具有一定的深度。其范圍包含微波技術(shù)的全部基本內(nèi)容和天線的基礎(chǔ)知識。在深度上重點(diǎn)是學(xué)習(xí)微波技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識及分析方法、微波元器件的工作原理及應(yīng)用、微波電路的組成及分析、天線的基本概念及分類，而微波電路的設(shè)計(jì)僅在部分章節(jié)中討論，不作為本書的重點(diǎn)?！　”窘滩氖窃?003年機(jī)械工業(yè)出版社出版的教材《微波技術(shù)與微波電路》的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改的，本次修改有如下變動(dòng)：　　增加了較多的例題。在“微波傳輸線”一章中增加了習(xí)題課的內(nèi)容；在“微波無源元件”一章中增加了較多的對主要元件應(yīng)用的例題；在“微波二極管及其電路”一章中增加了較多的實(shí)用電路；在“微波晶體管放大器”一章中增加了微波晶體管放大器電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件ADs介紹及設(shè)計(jì)舉例。　　增加了“天線”一章?！　h除了原書的部分章節(jié)，化簡了一些繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)?！　⌒拚嗽瓡腻e(cuò)誤?！　『喕俗杩箞A圖的介紹并把它作為選學(xué)內(nèi)容（目錄中標(biāo)*為選學(xué)），其考慮是：作為一個(gè)工具，阻抗圓圖的學(xué)習(xí)及熟悉要占用較多的學(xué)時(shí)，本教材僅作為基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，不可能面面俱到，但目前常用的微波測試儀器以及各種仿真軟件普遍以史密斯圓圖作為結(jié)果顯示，因此應(yīng)有阻抗圓圖的組成及基本用途介紹。阻抗圓圖的內(nèi)容完全不影響微波傳輸線基本概念的學(xué)習(xí)。

內(nèi)容概要

本書為高等院校通信及信息類專業(yè)通用的專業(yè)基礎(chǔ)教材，主要介紹微波技術(shù)的基本理論和基本概念、微波元器件和微波電路的工作原理及運(yùn)用、天線的基礎(chǔ)知識、線天線、面天線等。上述各專業(yè)的本科生或大專生在學(xué)完本教材后，能對微波技術(shù)及天線技術(shù)有比較系統(tǒng)的了解并具有一定的解決工程技術(shù)問題的能力。    全書共分為8章，覆蓋了微波技術(shù)與天線的基本內(nèi)容，它們是微波傳輸線理論與技術(shù)、微波網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)、微波無源元器件、微波有源電路、天線的基礎(chǔ)。在內(nèi)容的深度上主要是介紹微波技術(shù)及天線的基礎(chǔ)理論知識及分析方法、微波元器件的工作原理及應(yīng)用、微波電路的組成及分析，天線的特性參量、基本元、天線陣、天線陣的阻抗、地面對天線性能的影響、平衡饋電裝置、線天線、面天線等。微波電路的設(shè)計(jì)僅在部分章節(jié)中進(jìn)行簡要介紹，不作為本書的重點(diǎn)。    本書除作為高等院校通信與信息等專業(yè)教材外，還可供從事微波技術(shù)、天線技術(shù)、電子技術(shù)及無線電技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章　微波概論  1.1　微波波段的劃分  1.2　微波的特點(diǎn)和應(yīng)用  1.3　微波技術(shù)及微波電路的主要內(nèi)容      1.3.1　傳輸系統(tǒng)    1.3.2　微波網(wǎng)絡(luò)    1.3.3　微波無源元件    1.3.4　微波電子電路    1.3.5　微波測量  1.4　習(xí)題第2章　均勻傳輸線理論概述  2.1　均勻傳輸線    2.1.1　導(dǎo)波的分類及常見的傳輸線    2.1.2　傳輸線的分布參數(shù)和等效電路    2.1.3　均勻傳輸線的傳播常數(shù)和特性阻抗  2.2　均勻傳輸線方程及其解    2.2.1　均勻傳輸線方程    2.2.2　均勻傳輸線方程的解      2.2.3　根據(jù)邊界條件確定均勻傳輸線方程的特解  2.3　均勻傳輸線的傳輸特性及傳輸參數(shù)    2.3.1　均勻傳輸線的傳輸特性    2.3.2　均勻傳輸線的傳輸參數(shù)    2.3.3　例題  2.4　無耗傳輸線的三種工作狀態(tài)    2.4.1　行波狀態(tài)    2.4.2　駐波狀態(tài)    2.4.3　行駐波狀態(tài)    2.4.4　無耗傳輸線的三種工作狀態(tài)小結(jié)  2.5　均勻傳輸線的功率傳輸和阻抗匹配    2.5.1　均勻傳輸線的功率傳輸    2.5.2　均勻傳輸線上的阻抗匹配　2.6　史密斯圓圖    2.6.1　阻抗圓圖    2.6.2　導(dǎo)納圓圖  2.7　習(xí)題第3章　微波傳輸線  3.1　常用的微波傳輸線  3.2　規(guī)則金屬波導(dǎo)    3.2.1　規(guī)則金屬波導(dǎo)的分析方法    3.2.2　波導(dǎo)中電磁波的傳輸特性    3.2.3　矩形波導(dǎo)    3.2.4　圓形波導(dǎo)  3.3　同軸線      3.3.1　同軸線的結(jié)構(gòu)    3.3.2　同軸線的主模與高次模    3.3.3　同軸線的尺寸選擇  3.4　微帶線      3.4.1  F面型微波傳輸線    3.4.2　微帶線    3.4.3　耦合微帶線  3.5　習(xí)題第4章　微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)  4.1  波導(dǎo)傳輸線與平行雙線傳輸線的等效    4.1.1　波導(dǎo)傳輸線與平行雙線傳輸線的等效    4.1.2　等效傳輸線的阻抗、電壓、電流歸一化  4.2　微波元件等效為微波網(wǎng)絡(luò)    4.2.1　網(wǎng)絡(luò)參考面的選擇    4.2.2　不均勻區(qū)等效為微波網(wǎng)絡(luò)　　……第5章　微波無源文件第6章　微波半導(dǎo)體二極管及其電路第7章　微波晶體管放大器第8章　天線參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　微波概論　　1.1　微波波段的劃分無線電波按波長長短可劃分為超長波、長波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波。而其中分米波、厘米波、毫米波乃至亞毫米波統(tǒng)稱為微波（Micmwave）。它屬于無線電波中波長最短，即頻率最高的波段?！　∥⒉ê推胀o線電波、可見的光波、不可見的光波、x射線、γ射線一樣，本質(zhì)上都是隨時(shí)間和空間變化呈波動(dòng)狀態(tài)的電磁場即電磁波。盡管它們的表現(xiàn)各不相同，例如可見光可以被人眼所感覺而其他波段則不能被人眼所感覺；x射線和γ射線具有穿透導(dǎo)體的能力而其他波段則不具有這種能力；無線電波可以穿透濃厚的云霧而光波則不能等，但它們都是電磁波。之所以出現(xiàn)這么多不同表現(xiàn)，是因?yàn)樗鼈兊念l率不同，即波長不同?！　∥⒉úǘ螀^(qū)別于其他波段的主要特點(diǎn)是其波長可與常用電路或元件的尺寸相比擬，即為分米、厘米、毫米量級，而其他波段都不具有這個(gè)特點(diǎn)。普通無線電波的波長大于或遠(yuǎn)大于電路或元件的尺寸，電路或元件內(nèi)部的電波傳輸過程可忽略不計(jì)，因此可以用路的方法進(jìn)行研究；光波、x射線、γ射線的波長則遠(yuǎn)小于常用元件的尺寸，甚至可以與分子或原子的尺寸相比擬，因此根本不可能用電磁的方法或普通電子學(xué)的方法來產(chǎn)生或研究它們，它們是同分子、原子或核的行為相聯(lián)系的?！　∪缟纤?，由于微波的波長可以與電路或元件尺寸相比擬，因此電磁波在電路內(nèi)甚至元件內(nèi)的傳播時(shí)間以及導(dǎo)致的相位滯后就不再是微不足道的，在普通無線電電子技術(shù)中的集總參數(shù)的概念和方法就不那么有效了?！　≡陬l率較低的電路中，往往可以區(qū)分出電路的某一部分是電容（即電場集中的地方），另一部分是電感（磁場集中的地方）或電阻（損耗集中的地方），而連接它們的導(dǎo)線則既沒有電容、電感，也沒有電阻，這就構(gòu)成集總參數(shù)電路。但是到了微波波段，元件中的電場與磁場已構(gòu)成了一個(gè)整體——交變電磁場或電磁波，使用的元件稱為傳輸線、波導(dǎo)、諧振腔等，因此，集總參數(shù)電路的方法就失效了，取而代之的就是本書中將要討論的分布參數(shù)電路的方法和場的方法。　　在微波領(lǐng)域中以麥克斯韋方程為基礎(chǔ)的宏觀電磁理論得到了最充分、最成功的運(yùn)用。當(dāng)進(jìn)一步過渡到亞毫米波、紅外線以至可見光或頻率更高的電磁波譜時(shí)，由于波長逐漸同分子或原子的尺寸相比擬，宏觀電磁理論又不那么有效，不那么完善，這時(shí)就必須運(yùn)用量子理論的方法。當(dāng)然以上的劃分不是絕對的，例如在研究普通無線電波的輻射和傳播問題時(shí)必須舍棄路的方法而采用場的方法；在研究原子或分子精細(xì)能級結(jié)構(gòu)的微波發(fā)射與吸收時(shí)必須舍棄宏觀的方法而采用量子的方法。但是，在研究光學(xué)的某些問題如反射、折射、衍射等時(shí)，宏觀的方法也是行之有效的。

編輯推薦

　　本書除作為高等院校通信與信息等專業(yè)教材外，還可供從事微波技術(shù)、天線技術(shù)、電子技術(shù)及無線電技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。

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