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绪论 1

目录 1

第一章 微波传输线的一般理论 5

1.1 引言 5

1.2 沿传输线传输的电磁波——导行波 6

一、麦克斯韦方程及其复数形式 6

二、波动方程 8

三、导行波的一般形式 10

（二）横磁波（TM波） 12

（三）横电波（TE波） 12

二、分类的物理意义 12

（一）横电磁波（TEM波） 12

一、导行波的分类 12

1.3 导行波的分类及其物理意义 12

三、导行波的传输状态和截止状态 14

（一）传输状态 16

（二）截止状态 16

1.4 横电磁波（TEM波） 17

一、传输常数γ、相速vp、群速vg和波阻抗ηTEM 17

二、TEM波的场结构与频率无关 19

1.5 横磁波（TM波）与横电波（TE波） 19

一、横磁波（TM波） 19

（一）传输常数γ、相速vp和群速vg 19

（二）TM波的波长 20

（三）TM波的场结构与频率有关 20

二、横电波（TE波） 21

（一）传输常数γ、相速vp和群速vg 21

（三）TE波的场结构与频率有关 22

（二）TE波的波长 22

1.6 部分波概念在研究传输线问题中的应用 24

1.7 长线理论及其图解法——圆图 27

一、长线理论 28

（一）电报方程及其解 28

（二）反射系数与输入阻抗（导纳） 31

（三）终端方程 32

（四）传输线中的三种状态 33

（五）驻波参量 38

二、圆图 41

（一）等反射系数圆族（或等驻波比圆族） 41

（二）阻抗圆图——等电阻圆、等电抗圆 43

（三）导纳圆图 48

（四）实用圆图 52

本章小结 59

习题 60

第二章 金属波导 63

2.1 沿规则金属波导传输的导行波的一般特性 63

一、波型函数和传输因子 63

二、波导中传输的波型——模式的概念 64

三、不同模式的波具有不同的传输特性 65

2.2 矩形波导 65

一、矩形波导中的模式及其场分布 65

（一）TE波（H波） 66

（二）TM波（E波） 67

二、矩形波导的传输特性 67

（一）传输常数γ和截止波长λ。 68

（二）波的速度、波导波长、波阻抗 71

三、矩形波导中的主模——TE10波 74

（一）TE10波的传输参量 74

（二）TE10波的场结构 75

（三）TE10波的管壁电流分布 77

2.3 圆波导 78

一、圆波导中的模式及场分量 78

（一）TE波（H波） 79

（二）TM波（E波） 82

二、圆波导中电磁波的传输特性 83

三、圆波导中的三个主要模式及其应用 85

（一）TE11模式 85

（二）TE01模式 86

（三）TM01模式 87

2.4 同轴线 88

一、同轴线中传输的主模——TEM波 89

（一）TM模式的截止波长 90

二、同轴线中的高次模——TE波和TM波 90

（二）TE模式的截止波长 91

三、传输功率和损耗 92

（一）功率容量 92

（二）损耗 93

四、同轴线尺寸的选择 93

2.5　对规则波导的要求 94

一、抑制高次模式实现单模传输 94

二、功率容量 94

三、损耗与衰减 96

四、规则波导的尺寸选择 99

（一）矩形波导 99

（二）圆波导 100

五、矩形波导的工作频带 100

（二）激励装置 101

（一）激励的基本要求 101

一、激励的一般原则 101

2.6　波导的激励与耦合 101

（三）奇偶禁戒规则 102

（四）匹配 102

（五）互易定理 103

二、波导的激励方法 103

（一）电激励（探针激励） 103

（二）磁激励（小环激励） 104

（三）小孔或缝激励 104

（四）直接连接——模式转换器 104

本章小结 107

习题 107

第三章　微带传输线 109

3.1　概述 109

3.2　带状线的主要特性 110

一、特性阻抗Zc 111

（一）零厚度（t＝0）导体带情况下带状线的特性阻抗 112

（二）科恩的特性阻抗Zc的近似公式 112

二、传输速度与波导波长 116

三、带状线的损耗和衰减 116

（一）介质衰减 116

（二）导体衰减 117

四、功率容量 118

五、带状线的尺寸选择 119

3.3　微带的主要特性 119

一、微带中传输的电磁波的模式 120

（一）微带中传输的主模——准TEM波 120

（二）微带中的高次模 120

二、微带的分析方法——用准静态法求微带的特性阻抗Zc和相速Vp 121

四、微带的损耗与衰减 127

三、微带的波导波长 127

（一）介质衰减 128

（二）导体衰减 128

五、微带的色散特性和尺寸选择 129

（一）色散特性 129

（二）微带尺寸的选择 129

六、微带的激励 130

（一）同轴　 微带转换过渡装置（转换接头） 130

（二）波导 　 微带转换过渡装置（转换接头） 132

3.4　耦合微带线 132

一、奇、偶模分析方法 133

二、奇、偶模参量 135

（一）空气填充的耦合微带线的奇、偶模参量 135

（二）部分介质填充耦合微带线的奇、偶模参量 138

习题 143

本章小结 143

第四章　微波网络 147

4.1　波导等效为长线和不均匀区等效为网络的原理 147

一、波导等效为长线的原理 147

（一）功率关系与等效电压、等效电流 148

（二）归一化阻抗与归一化电压、归一化电流 149

（三）波导的等效阻抗 151

（四）均匀传输线等效为长线的具体方法 152

（五）多模传输线的等效 153

二、不均匀区等效为网络的原理 153

（一）网络的参考面 153

（二）唯一性定理和叠加原理 154

（三）用网络参量来表征微波网络的特征 157

（四）微波网络的分类 158

一、各种网络参量的定义及其归一化 159

4.2　二端口微波网络的参量性质 159

（一）阻抗参量（Z参量） 160

（二）导纳参量（Y参量） 161

（三）转移参量（A参量） 162

（四）散射参量（S参量） 164

（五）传输参量（T参量） 165

二、网络参量的相互转换 168

三、常用基本电路单元的网络参量矩阵 168

四、参考面移动对网络参量的影响 172

4.3　二端口微波网络的组合 173

一、网络的级联 174

二、网络的并联—并联 175

三、网络的串联—串联 175

一、网络的工作特性参量 176

4.4　微波网络参量的测定 176

（一）电压传输系数T 177

（二）插入衰减L 177

（三）插入相移θ 178

（四）插入驻波比ρ 178

二、微波网络参量的实验测定方法 179

本章小结 180

习题 181

第五章　微波谐振腔 184

5.1　概述 184

5.2　微波谐振腔的基本特性和参量 185

一、微波谐振腔自由振荡的基本特性 185

二、微波谐振腔的基本参数 188

（一）谐振频率f0（或谐振波长λ0） 188

（二）品质因数Q0 189

（三）等效电导G0 191

5.3　矩形谐振腔 192

一、矩形谐振腔的振荡模式 193

（一）TE型（或H型）振荡模式 193

（二）TM型（或E型）振荡模式 194

二、矩形谐振腔的谐振波长λ0 195

三、矩形谐振腔中的最低振荡模式——TE101模式 196

5.4　圆柱形谐振腔 197

一、圆柱形谐振腔中的振荡模式 198

（一）TE型（或H型）振荡模式 198

（二）TM型（或E型）振荡模式 198

二、圆柱形谐振腔的谐振波长λ0 199

三、圆柱形谐振腔中几种常用的振荡模式 200

（一）TM010振荡模式 200

（二）TE011振荡模式 201

（三）TE111振荡模式 203

四、圆柱形谐振腔的模式图 203

5.5　同轴谐振腔 205

一、λ/2型同轴谐振腔 206

二、λ/4型同轴谐振腔 206

三、电容负载型同轴谐振腔 207

5.6 微波谐振腔的激励与耦合 209

一、谐振腔的耦合装置 209

二、谐振腔的耦合参数 210

（一）有载品质因数QL 210

（二）耦合度和效率 211

本章小结 213

习题 213

6.1 概述 215

第六章 微波元件 215

一、电抗匹配元件 216

（一）膜片 216

6.2 电抗匹配连接元件 216

（二）谐振窗 217

（三）销钉 218

（四）螺钉匹配器 219

二、连接元件 219

（一）接头、法兰 219

（二）短路活塞 221

（三）拐角、弯曲和扭转元件 221

6.3 阻抗变换元件及匹配 222

一、阻抗匹配 222

（一）阻抗匹配的概念 222

（三）用电抗元件进行阻抗匹配 225

（二）波阻抗与等效阻抗 225

二、阻抗变换器 239

（一）阶梯阻抗变换器 239

（二）渐变式阻抗变换器（渐变线） 252

6.4 衰减器和移相器 254

一、衰减器 254

（一）吸收式衰减器 254

（二）截止式衰减器 255

（三）旋转极化式衰减器 257

二、移相器 258

6.5 定向耦合器 259

一、概述 259

（一）定向耦合器的用途 259

（二）定向耦合器的种类 260

（三）定向耦合器的指标 262

二、波导型定向耦合器 263

（一）波导单孔定向耦合器 263

（二）波导十字孔定向耦合器 265

（三）波导多孔定向耦合器 268

三、平行耦合线定向耦合器 272

（一）平行耦合双线定向耦合器 272

（二）耦合带状线定向耦合器 273

6.6 混合环 277

一、波导混合环 278

二、微带混合环 279

6.7 微波功率分配器 280

一、两路功率分配器 280

二、N路功率分配器 282

一、T形接头 283

6.8 波导匹配双T（魔T） 283

（一）ET接头 284

（二）HT接头 285

二、普通双T接头 286

三、匹配双T接头（魔T） 286

四、匹配双T的应用 287

（一）平衡混频器 287

（二）微波阻抗测量电桥 287

6.9 微波铁氧体器件 288

一、铁氧体及其微波特性 288

（一）旋磁效应 289

（二）张量磁导率μ 289

（三）铁磁谐振 289

（四）在圆极化波作用下的铁磁谐振 290

（五）法拉第旋转效应（极化面旋转效应） 290

（六）场移效应 291

二、铁氧体隔离器 292

（一）隔离器的技术指标 292

（二）场移式隔离器 293

（三）谐振式隔离器 293

三、铁氧体环行器 294

（一）环行器的技术指标 295

（二）Y形结环行器 295

四、微波铁氧体快控元件及YIG器件简介 296

本章小结 297

习题 297

第七章 微波滤波器 299

7.1 微波滤波器的基础知识 299

一、滤波器的一般知识 299

二、微波滤波器的主要技术指标 301

三、微波滤波器的综合设计 302

（一）低通滤波器的三种典型衰减特性 303

（二）低通原型滤波器 305

（三）频率变换 311

（四）滤波器电路的微波实现 323

7.2 微波低通滤波器 323

一、串联电感与并联电容的微波实现 323

（一）用短路短线和开路短线实现 323

（二）用高、低阻抗短线实现串联电感和并联电容 325

二、微波低通滤波器 326

三、倒置变换器、变形低通原型 329

（一）倒置变换器 329

（二）网络的对偶电路 331

（三）变形低通原型 333

一、一般原理 334

7.3 微波带通滤波器 334

二、平行耦合线带通滤波器 335

（一）含有阻抗倒置变换器的微波带通滤波器 335

（二）含有导纳倒置变换器的微波带通滤波器 338

（三）含有导纳倒置变换器的平行耦合线带通滤波器 339

（四）串联电容间隙带状线带通滤波器 340

三、电感耦合波导带通滤波器 341

7.4 微波带阻滤波器 341

一、一般原理 341

二、微波带阻滤波器的梯形网络 341

（一）含有阻抗倒置变换器的微波带阻滤波器 341

（二）含有导纳倒置变换器的微波带阻滤波器 343

三、谐振电路的实现 344

（二）带状线带阻滤波器 347

（一）波导带阻滤波器 347

四、微波带阻滤波器的实际结构 347

本章小结 348

习题 348

第八章 微波电子器件 351

8.1 金属半导体结二极管及其应用 351

一、金属半导体结二极管的结构、工作原理和特性 352

（一）结构 352

（二）金属半导体结二极管的工作原理 352

（三）金属半导体结二极管的伏安特性 353

（四）金属半导体结二极管的等效电路及其参数 353

（五）金属半导体结二极管的特点 354

二、金属半导体结二极管的应用 354

（一）金属半导体结二极管的混频原理 354

（二）采用一个二极管的单端混频器 357

（三）采用两个二极管的平衡混频器 358

（四）采用四个二极管的双平衡混频器 360

8.2 变容二极管及其应用 361

一、变容二极管的基本特性 361

（一）变容二极管的静态特性及其等效电路 361

（二）变容二极管的主要参数 363

（三）变容二极管的动态特性 365

二、变容二极管的应用 367

（一）非线性电容的变频效应 367

（二）门雷—罗威关系式和参量放大器的分类 367

（三）非简并参量放大器的基本原理 370

（四）非简并参量放大器的结构 371

8.3 阶跃恢复二极管及其应用 372

（一）阶跃管的基本特性 373

一、阶跃管的基本特性和等效电路 373

（二）阶跃管的等效电路 374

二、阶跃二极管的应用 374

（一）阶跃管倍频器的工作原理 374

（二）阶跃管倍频器的结构 376

8.4 PIN二极管及其应用 377

一、PIN管的基本特性和等效电路 377

（一）直流电压作用下的特性 378

（二）交流电压作用下的特性 378

（三）交直流电压同时作用下的特性 378

（四）PIN管的等效电路 379

（五）PIN管的主要参数 380

二、PIN二极管的应用 381

（一）PIN管开关 381

（二）PIN管电调衰减器 384

8.5 雪崩渡越时间二极管和转移电子器件 387

一、雪崩渡越时间二极管的基本特性及其等效电路 388

（一）碰撞雪崩渡越时间二极管（IMPATT）的基本工作原理 388

（二）碰撞雪崩渡越时间二极管的等效电路和电路参数 390

二、转移电子器件 391

（一）基本工作原理 391

（二）转移电子器件的电流—电压特性及其等效电路 394

（三）振荡模式 394

三、雪崩渡越时间二极管及转移电子器件的应用——负阻振荡器 395

（一）负阻振荡器的工作原理 395

（二）负阻振荡器的基本电路 397

8.6 微波晶体管及其应用 398

一、微波双极晶体管的结构和等效电路 399

（一）微波双极晶体管的结构 399

（三）微波双极晶体管的性能参数 401

（二）微波双极晶体管的等效电路 401

二、微波场效应晶体管的结构、工作原理和等效电路 403

（一）场效应和场效应晶体管 403

（二）微波场效应晶体管的结构和工作原理 403

（三）微波场效应晶体管的等效电路 405

（四）微波场效应晶体管的性能参数 405

三、微波晶体管的S参量 406

四、微波晶体管的应用 408

（一）微波晶体管放大器 409

（二）微波晶体管振荡器 411

8.7 微波电真空器件 412

一、静电控制电子管的发展及存在的问题 412

（一）极间电容和引线电感的影响 413

（二）电子渡越时间的影响 413

（三）损耗增大 413

（一）电子流与直流电场的能量交换 414

二、微波管工作的基础——电子流与电场的能量交换 414

三、速调管放大器和振荡器 415

（二）电子流与交变电场的能量交换 415

（一）双腔速调管放大器 416

（二）多腔速调管放大器 420

（三）反射速调管振荡器 424

四、行波管放大器 428

（一）行波管放大器的结构 428

（二）行波管放大器的工作原理 430

（三）行波管放大器的工作特性 432

本章小结 435

一、微波测量用信号源的种类及用途 437

（一）标准微波信号发生器 437

9.1 微波测量用信号源 437

第九章 微波测量 437

（二）简易微波信号发生器 438

（三）固态式微波信号发生器 438

（四）点频微波信号发生器和扫频微波信号发生器 438

（五）频率合成式微波信号发生器 438

二、简易微波信号发生器和标准微波信号发生器 440

（一）微波电子管振荡器 440

（二）固态微波振荡器 440

三、微波信号发生器的工作特性 441

（一）频率特性 441

（二）输出特性 442

（三）调制特性 443

四、微波扫频信号发生器 443

（一）扫频信号发生器的组成 443

（三）固态扫频信号发生器 444

（二）返波管扫频信号发生器 444

9.2 频率和波长的测量 445

一、频率标准 445

二、频率的测量方法 445

（一）外差法 446

（二）计数法 446

（三）无源法 447

三、微波外差式频率计 447

四、微波计数式频率计 448

（一）数字式微波频率计的一般工作原理 449

（二）扩展测量频率上限的方法 451

五、微波谐振式频率计 452

（一）微波谐振式频率计的结构 452

（二）通过式接法与吸收式接法 453

（三）影响谐振式频率计测量精度的因素 454

9.3 信号电平和功率的测量 455

一、信号电平的对数单位——分贝 456

（一）信号电平 456

（二）使用电平表示信号相对大小的优点 456

二、信号电平指示器 457

三、微波功率测量的基本方法 458

（一）测热电阻法 459

（二）热电偶法 459

（三）量热法 460

四、热电偶式中、小功率计 460

（一）微波功率探头 460

（二）功率指示器 461

五、量热式大功率计 461

一、驻波测量的目的和基本原理 462

9.4 驻波测量 462

二、开槽测量线法 463

（一）驻波测量线 464

（二）开槽测量线的基本测量方法 465

三、反射计测量法 467

（一）反射计 467

（二）扫频反射计 468

9.5 阻抗的测量 470

一、开槽测量线法 470

二、电桥法 470

9.6 衰减的测量 472

一、衰减的定义和基本测量方法 472

（一）衰减与插入损耗的区别 472

二、功率比法 473

（二）衰减的基本测量方法 473

三、替代法 474

（一）高频替代法 474

（二）中频替代法 475

（三）低频替代法 476

9.7 品质因数的测量 476

一、功率传输法 477

（一）通过式谐振腔Q值的测量 477

（二）吸收式谐振腔Q值的测量 479

二、功率反射法 480

三、动态显示法 483

本章小结 484

附录Ⅰ 486

附录Ⅱ 489

参考书目 490