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1.1微波工程简介 1

1.1.1微波工程的应用 1

第1章 电磁理论 1

1.1.2微波工程的简史 3

1.2麦克斯韦方程 4

1.3媒质中的场和边界条件 7

1.3.1一般材料分界面上的场 10

1.3.2介质分界面上的场 11

1.3.3理想导体（电壁）分界面上的场 11

1.4波方程和基本平面波的解 12

1.4.1亥姆霍兹方程 12

1.3.5辐射条件 12

1.3.4磁壁边界条件 12

1.4.2无耗媒质中的平面波 13

1.4.3一般有耗媒质中的平面波 14

1.4.4良导体中的平面波 15

1.5平面波的通解 17

1.5.1圆极化平面波 20

1.6能量和功率 21

1.6.1良导体吸收的功率 22

1.7媒质分界面上的平面波反射 24

1.7.1普通媒质 24

1.7.2无耗媒质 25

1.7.3良导体 26

1.7.4理想导体 27

1.7.5表面阻抗概念 28

1.8斜入射到一个介电界面 30

1.8.1平行极化 31

1.8.2垂直极化 32

1.8.3全反射和表面波 33

1.9一些有用的定理 35

1.9.1互易定理 35

1.9.2镜像理论 36

参考文献 38

习题 39

第2章 传输线理论 42

2.1传输线的集总元件电路模型 42

2.1.1传输线上的波传播 43

2.1.2无耗传输线 44

2.2传输线的场分析 44

2.2.1传输线参量 45

2.2.2由场分析导出同轴线的电报方程 47

2.2.3无耗同轴线的传播常数、阻抗和功率流 48

2.3端接负载的无耗传输线 49

2.3.1无耗传输线的特殊情况 51

2.4Smith圆图 55

2.4.1组合阻抗－导纳的Smith圆图 57

2.4.2开槽线 59

2.5四分之一波长变换器 62

2.5.1阻抗观点 62

2.5.2多次反射观点 64

2.6源和负载失配 66

2.6.1负载与线匹配 67

2.6.2源与带负载的线匹配 67

2.6.3共轭匹配 67

2.7有耗传输线 68

2.7.1低耗线 68

2.7.2无畸变的传输线 69

2.7.3端接的有耗传输线 70

2.7.4计算衰减的微扰法 71

2.7.5惠勒增量电感定则 72

参考文献 74

习题 74

第3章 传输线和波导 78

3.1TEM、TE和TM波的通解 78

3.1.1TEM波 80

3.1.2TE波 81

3.1.3TM波 82

3.1.4由电介质损耗引起的衰减 83

3.2.1TEM模 84

3.2平行平板波导 84

3.2.2TM模 85

3.2.3TE模 88

3.3矩形波导 90

3.3.1TE模 90

3.3.2TM模 94

3.3.3部分加载波导的TEm0模 98

3.4圆波导 100

3.4.1TE模 101

3.4.2TM模 104

3.5.1TEM模 108

3.5同轴线 108

3.5.2高阶模 109

3.6接地介质板上的表面波 112

3.6.1TM模 112

3.6.2TE模 115

3.7带状线 118

3.7.1传播常数、特征阻抗和衰减的公式 119

3.7.2近似的静电解 121

3.8微带线 123

3.8.1有效介电常数、特征阻抗和衰减的计算公式 124

3.8.2近似的静电解 125

3.9横向谐振法 128

3.9.1部分加载矩形波导的TE0n模 128

3.10.1群速 129

3.10波速和色散 129

3.11传输线和波导小结 132

3.11.1其他类型的传输线和波导 132

参考文献 134

习题 135

第4章 微波网络分析 138

4.1阻抗和等效电压与电流 138

4.1.1等效电压与电流 138

4.1.2阻抗概念 142

4.1.3Z（ω）和Γ（ω）的奇偶性 144

4.2阻抗和导纳矩阵 145

4.2.1互易网络 146

4.2.2无耗网络 148

4.3散射矩阵 149

4.3.1互易网络与无耗网络 151

4.3.2参考平面的移动 154

4.3.3广义散射参量 155

4.4传输（ABCD）矩阵 157

4.4.1与阻抗矩阵的关系 159

4.4.2二端口网络的等效电路 159

4.5信号流图 161

4.5.1信号流图的分解 162

4.5.2TRL网络分析仪校正的应用 165

4.6不连续性和模式分析 168

4.6.1矩形波导中H平面阶梯的模式分析 170

4.7波导的激励——电流和磁流 175

4.7.1只激励一个波导模式的电流片 175

4.7.2任意电流源或磁流源的模式激励 176

4.8波导激励——小孔耦合 179

4.8.1通过横向波导壁上小孔的耦合 181

4.8.2通过波导宽壁上小孔的耦合 183

参考文献 185

习题 185

第5章 阻抗匹配和调谐 190

5.1用集总元件匹配（L网络） 190

5.1.1解析解法 191

5.1.2Smith圆图解法 192

5.2单短截线调谐 195

5.2.1并联短截线 196

5.2.2串联短截线 199

5.3双短截线调谐 201

5.3.1Smith圆图解法 202

5.3.2解析解法 204

5.4四分之一波长变换器 206

5.5小反射理论 209

5.5.1单节变换器 209

5.5.2多节变换器 210

5.6二项式多节匹配变换器 211

5.7切比雪夫多节匹配变换器 214

5.7.1切比雪夫多项式 215

5.7.2切比雪夫变换器的设计 216

5.8渐变传输线 219

5.8.1指数渐变 220

5.8.2三角形渐变 221

5.8.3K1opfenstein渐变 221

5.9Bode-Fano约束条件 224

参考文献 226

习题 226

6.1串联和并联谐振电路 228

6.1.1串联谐振电路 228

第6章 微波谐振器 228

6.1.2并联谐振电路 230

6.1.3有载和无载Q 232

6.2传输线谐振器 233

6.2.1短路λ/2传输线 233

6.2.2短路λ/4传输线 236

6.2.3开路λ/2传输线 237

6.3矩形波导谐振腔 238

6.3.1谐振频率 239

6.3.2ＴE10？模的Q值 240

6.4圆波导腔 242

6.4.1谐振频率 243

6.4.2TEnml模的Q 244

6.5.1TE01δ模的谐振频率 247

6.5介质谐振腔 247

6.6谐振腔的激励 250

6.6.1临界耦合 250

6.6.2缝隙耦合微带谐振器 252

6.6.3小孔耦合空腔谐振器 254

6.7腔的微扰 256

6.7.1材料微扰 257

6.7.2形状微扰 259

参考文献 261

习题 261

7.1.1三端口网络（T型结） 265

第7章 功率分配器和定向耦合器 265

7.1分配器和耦合器的基本特性 265

7.1.2四端口网络（定向耦合器） 268

7.2T型结功率分配器 271

7.2.1无耗分配器 271

7.2.2电阻性分配器 273

7.3Wilkinson功率分配器 274

7.3.1偶－奇模分析 274

7.3.2不等分功率分配和N路Wilkinson分配器 277

7.4波导定向耦合器 279

7.4.1倍兹孔定向耦合器 279

7.4.2多孔耦合器的设计 282

7.5正交（90°）混合网络 287

7.5.1偶－奇模分析 288

7.6耦合线定向耦合器 290

7.6.1耦合线理论 291

7.6.2耦合线耦合器的设计 293

7.6.3多节耦合线耦合器的设计 297

7.71ange耦合器 300

7.8180°混合网络 303

7.8.1环形混合网络的偶－奇模分析 305

7.8.2渐变耦合线混合网络偶－奇模分析 308

7.8.3波导魔T 311

7.9其他耦合器 312

参考文献 314

习题 315

第8章 微波滤波器 319

8.1周期结构 319

8.1.1无限长周期结构的分析 320

8.1.2有负载的周期结构 322

8.1.3K-β图和波速 323

8.2用镜像参量法设计滤波器 325

8.2.1二端口网络的镜像阻抗和传递函数 326

8.2.2定K式滤波器节 327

8.2.3m导出式滤波器节 330

8.2.4复合滤波器 333

8.3.1用功率损耗比表征 335

8.3用插入损耗法设计滤波器 335

8.3.2最平坦低通滤波器原型 337

8.3.3等波纹低通滤波器原型 340

8.3.4线性相位低通滤波器原型 342

8.4滤波器转换 343

8.4.1阻抗和频率定标 343

8.4.2带通和带阻转换 346

8.5滤波器的实现 349

8.5.1理查德变换 350

8.5.2科洛达恒等关系 350

8.5.3阻抗和导纳倒相器 354

8.6阶跃阻抗低通滤波器 355

8.6.1短传输线段近似等效电路 356

8.7耦合线滤波器 359

8.7.1耦合线段的滤波器特性 359

8.7.2耦合线带通滤波器的设计 363

8.8耦合谐振器滤波器 368

8.8.1用四分之一波长谐振器的带阻和带通滤波器 368

8.8.2用电容性耦合串联谐振器的带通滤波器 372

8.8.3用电容性耦合并联谐振器的带通滤波器 374

参考文献 377

习题 378

9.1.1磁导率张量 380

9.1亚铁磁性材料的基本性质 380

第9章 铁氧体元件的理论与设计 380

9.1.2圆极化场 385

9.1.3损耗效应 386

9.1.4退磁因子 388

9.2铁氧体中的平面波传播 391

9.2.1在偏置场方向的传播（法拉第旋转） 391

9.2.2垂直于偏置场的波传播（双折射） 394

9.3在铁氧体加载的矩形波导中的波传播 396

9.3.1载有单片铁氧体的波导的TEm0模 396

9.3.2有两个对称铁氧体片的波导中的TEm0模 399

9.4.1谐振隔离器 400

9.4铁氧体隔离器 400

9.4.2场位移隔离器 403

9.5铁氧体相移器 405

9.5.1非互易锁存相移器 406

9.5.2其他类型的铁氧体相移器 408

9.5.3回转器 409

9.6铁氧体环形器 409

9.6.1失配环形器的特性 410

9.6.2结型环形器 411

参考文献 415

习题 415

10.1微波电路中的噪声 418

第10章 噪声与有源射频元件 418

10.1.1动态范围和噪声源 419

10.1.2噪声功率与等效噪声温度 420

10.1.3噪声温度的测量 422

10.1.4噪声系数 424

10.1.5级联系统的噪声系数 425

10.1.6无源二端口网络的噪声系数 427

10.1.7失配有耗线的噪声系数 428

10.2动态范围和交调失真 430

10.2.1增益压缩 431

10.2.2交调失真 432

10.2.33阶截断点 433

10.2.4动态范围 434

10.2.5级联系统的截断点 436

10.2.6无源交调 437

10.3RF二极管特性 438

10.3.1肖特基二极管和检波器 438

10.3.2PIN二极管和控制电路 442

10.3.3变容二极管 447

10.3.4其他二极管 448

10.4RF晶体管特性 448

10.4.1场效应晶体管 450

10.4.2双极结型晶体管 451

10.5微波集成电路 453

10.5.1混合微波集成电路 453

10.5.2单片微波集成电路 454

参考文献 457

习题 457

第11章 微波放大器设计 460

11.1二端口功率增益 460

11.1.1二端口功率增益的定义 460

11.1.2二端口功率增益的进一步讨论 463

11.2稳定性 465

11.2.1稳定性圆 465

11.2.2无条件稳定的检验 467

11.3.1最大增益设计（共轭匹配） 470

11.3单级晶体管放大器设计 470

11.3.2等增益圆和固定增益的设计 475

11.3.3低噪声放大器设计 479

11.4宽带晶体管放大器设计 482

11.4.1平衡放大器 482

11.4.2分布放大器 484

11.5功率放大器 489

11.5.1功率放大器的特性和放大器类型 489

11.5.2晶体管的大信号特性 490

11.5.3A类功率放大器的设计 490

参考文献 492

习题 493

12.1RF振荡器 495

第12章 振荡器和混频器 495

12.1.1一般分析方法 496

12.1.2使用共发射极的双极结型晶体管的振荡器 497

12.1.3使用共栅极场效应晶体管的振荡器 498

12.1.4实际考虑 499

12.1.5晶体振荡器 500

12.2微波振荡器 501

12.2.1晶体管振荡器 503

12.2.2介质谐振器振荡器 506

12.3振荡器相位噪声 509

12.3.1相位噪声的表示 510

12.3.2振荡器相位噪声的Leeson模型 511

12.4频率倍增器 514

12.4.1电抗性二极管倍频器（Manley-Rowe关系） 514

12.4.2电阻性二极管倍频器 517

12.4.3晶体管倍频器 519

12.5微波源概述 522

12.5.1固态源 523

12.5.2微波电子管 525

12.6混频器 528

12.6.1混频器特性 528

12.6.2单端二极管混频器 532

12.6.3单端FET混频器 533

12.6.4平衡混频器 535

12.6.5镜像抑制混频器 537

12.6.6其他混频器 539

参考文献 540

习题 541

第13章 微波系统导论 543

13.1天线的系统特征 543

13.1.1天线辐射的场和功率 544

13.1.2天线辐射图特征 546

13.1.3天线的增益和效率 548

13.1.4孔径效率和有效面积 548

13.1.5背景温度和亮度温度 549

13.1.6天线的噪声温度和G/T 551

13.2无线通信系统 553

13.2.1Friis公式 554

13.2.2无线接收机结构 557

13.2.3微波接收机的噪声特性 559

13.2.4无线系统 561

13.3雷达系统 564

13.3.1雷达方程 565

13.3.2脉冲雷达 567

13.3.3多普勒雷达 568

13.3.4雷达截面 569

13.4辐射计系统 570

13.4.1辐射计的理论和应用 570

13.4.2全功率辐射计 571

13.4.3迪克辐射计 573

13.5微波传输 574

13.5.1大气的影响 574

13.5.2大地的影响 576

13.5.3等离子体效应 576

13.6其他应用和专题 577

13.6.1微波加热 577

13.6.2功率传送 578

13.6.3生物效应和安全性 578

参考文献 580

习题 580

附录B矢量分析 582

附录 582

附录A用于构成十进制倍数和分数单位的词头 582

附录C贝塞尔函数 584

附录D其他数学结果 586

附录E物理常数 587

附录F某些材料的电导率 587

附录G一些材料的介电常数和损耗角正切 588

附录H一些微波铁氧体材料的特性 588

附录I标准矩形波导数据 589

附录J标准同轴线数据 589

部分习题答案 591

索引 593