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第1章 电磁理论1

1.1 微波工程简介1

1.1.1 微波工程的应用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

1.3.4 磁壁边界条件12

1.3.5 辐射条件12

1.4 波方程和基本平面波的解12

1.4.1 亥姆霍兹方程12

1.4.2 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

2.4 Smith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

3.1 TEM、TE和TM波的通解78

3.1.1 TEM波80

3.1.2 TE波81

3.1.3 TM波82

3.1.4 由电介质损耗引起的衰减83

3.2 平行平板波导84

3.2.1 TEM模84

3.2.2 TM模85

3.2.3 TE模88

3.3 矩形波导90

3.3.1 TE模90

3.3.2 TM模94

3.3.3 部分加载波导的TEmo模98

3.4 圆波导100

3.4.1 TE模101

3.4.2 TM模104

3.5 同轴线108

3.5.1 TEM模108

3.5.2 高阶模109

3.6 接地介质板上的表面波112

3.6.1 TM模112

3.6.2 TE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TEon模128

3.10 波速和色散129

3.10.1 群速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

4.1.3 Z（ω）和T（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

4.5.2 TRL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

5.1.2 Smith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

5.3.1 Smith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

5.8.3 Klopfenstein渐变221

5.9 Bode-Fano约束条件224

参考文献226

习题226

第6章 微波谐振器228

6.1 串联和并联谐振电路228

6.1.1 串联谐振电路228

6.1.2 并联谐振电路230

6.1.3 有载和无载Q232

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

6.3.2 TE10e模的Q值240

6.4 圆波导腔242

6.4.1 谐振频率243

6.4.2 TEnme模的Q244

6.5 介质谐振腔247

6.5.1 TE01δ模的谐振频率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

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

7.1.1 三端口网络（T型结）265

7.1.2 四端口网络（定向耦合器）268

7.2 T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

7.3 Wilkinson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

7.7 Lange耦合器300

7.8 180°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T311

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

8.1.3 K-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

8.2.3 m导出式滤波器节330

8.2.4 复合滤波器333

8.3 用插入损耗法设计滤波器335

8.3.1 用功率损耗比表征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

第9章 铁氧体元件的理论与设计380

9.1 亚铁磁性材料的基本性质380

9.1.1 磁导率张量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TEmo模396

9.3.2 有两个对称铁氧体片的波导中的TEm0模399

9.4 铁氧体隔离器400

9.4.1 谐振隔离器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

第10章 噪声与有源射频元件418

10.1 微波电路中的噪声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

10.2.3 3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

10.3 RF二极管特性438

10.3.1 肖特基二极管和检波器438

10.3.2 PIN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

10.4 RF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 单级晶体管放大器设计470

11.3.1 最大增益设计（共轭匹配）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

11.5.3 A类功率放大器的设计490

参考文献492

习题493

第12章 振荡器和混频器495

12.1 RF振荡器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/T551

13.2 无线通信系统553

13.2.1 Friis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582

附录A 用于构成十进制倍数和分数单位的词头582

附录B 矢量分析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