微波技术与天线：电磁波导行与辐射工程（第2版修订版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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殷际杰 编

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121177286

版次：1

商品编码：11091013

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-08-01

页数：360

内容简介

本书是在作者三十多年教学及科研实践基础上编写而成的，系统讲述电磁场与电磁波、微波技术、天线的基本概念、理论、分析方法和基本技术。本书结构紧凑、内容精练、体系完整、思路贯通，全书包括绪篇（电磁场理论概要）、上篇（微波传输线与微波元件）和下篇（天线基本原理与技术），分别讲述电磁场与电磁波的基本概念与规律，电磁波导行传输与控制手段，电磁波辐射传输及相关技术问题。

目录

目 录
绪篇 电磁场理论概要
第1章 电磁场与电磁波的基本概念和规律 （3）
1.1 电磁场的四个基本矢量 （3）
1.1.1 电场强度E （3）
1.1.2 高斯（Gauss）定律 （6）
1.1.3 电通量密度D （8）
1.1.4 电位函数? （9）
1.1.5 磁通密度B （9）
1.1.6 磁场强度H （10）
1.1.7 磁力线及磁通连续性定理 （13）
1.1.8 矢量磁位A （13）
1.2 电磁场的基本方程 （14）
1.2.1 全电流定律：麦克斯韦第一方程 （15）
1.2.2 法拉第-楞次（Faraday-Lenz）定律：麦克斯韦第二方程 （15）
1.2.3 高斯定律：麦克斯韦第三方程 （16）
1.2.4 磁通连续性原理：麦克斯韦第四方程 （16）
1.2.5 电磁场基本方程组的微分形式 （16）
1.2.6 不同时空条件下的麦克斯韦方程组 （17）
1.3 电磁场的媒质边界条件 （20）
1.3.1 电场的边界条件 （20）
1.3.2 磁场的边界条件 （23）
1.3.3 理想导体与介质界面上电磁场的边界条件 （24）
1.3.4 镜像法 （25）
1.4 电磁场的能量 （26）
1.4.1 电场与磁场存储的能量 （26）
1.4.2 坡印廷（Poynting）定理 （26）
1.5 依据电磁场理论形成的电路概念 （27）
1.5.1 电路是特定条件下对电磁场的简化表示 （27）
1.5.2 由电磁场方程推导出的电路基本定律 （29）
1.5.3 电路参量 （31）
1.6 电磁波的产生——时变场源区域麦克斯韦方程的解 （36）
1.6.1 达朗贝尔（D’Alembert）方程及其解 （37）
1.6.2 电流元辐射的电磁波 （38）
1.7 平面电磁波 （42）
1.7.1 无源区域的时变电磁场方程 （42）
1.7.2 理想介质中的均匀平面电磁波 （43）
1.7.3 导电媒质中的均匀平面电磁波 （46）
1.8 均匀平面电磁波在不同媒质界面的入射反射和折射 （50）
1.8.1 电磁波的极化 （50）
1.8.2 均匀平面电磁波在不同媒质界面上的垂直入射 （52）
1.8.3 均匀平面电磁波在不同媒质界面上的斜入射 （54）
本章小结 （62）
习题一 （66）
上篇 微波传输线与微波元件
第2章 传输线的基本理论 （71）
2.1 传输线方程及其解 （71）
2.1.1 传输线的电路分布参量方程 （72）
2.1.2 正弦时变条件下传输线方程的解 （73）
2.1.3 对传输线方程解的讨论 （76）
2.2 无耗均匀传输线的工作状态 （80）
2.2.1 电压反射系数 （80）
2.2.2 传输线的工作状态 （82）
2.2.3 传输线工作状态的测定 （88）
2.3 阻抗与导纳圆图及其应用 （89）
2.3.1 传输线的匹配 （90）
2.3.2 阻抗圆图的构成原理 （92）
2.3.3 阻抗圆图上的特殊点和线及点的移动 （94）
2.3.4 导纳圆图 （96）
2.3.5 圆图的应用举例 （97）
2.4 有损耗均匀传输线 （100）
2.4.1 线上电压、电流、输入阻抗及电压反射系数的分布特性 （100）
2.4.2 有损耗均匀传输线的传播常数 （102）
2.4.3 有损耗均匀传输线的传输功率和效率 （103）
本章小结 （104）
习题二 （107）
第3章 微波传输线 （110）
3.1 平行双线与同轴线 （110）
3.1.1 平行双线传输线 （110）
3.1.2 同轴线 （111）
3.2 微带传输线 （113）
3.2.1 微带线的传输模式 （114）
3.2.2 微带线的传输特性 （116）
3.3 矩形截面金属波导 （118）
3.3.1 矩形截面波导中场方程的求解 （118）
3.3.2 对解式的讨论 （124）
3.3.3 矩形截面波导中的TE10模 （128）
3.3.4 矩形截面波导的使用 （135）
3.4 圆截面金属波导 （136）
3.4.1 圆截面波导中场方程的求解 （136）
3.4.2 基本结论 （139）
3.4.3 圆截面波导中的三个重要模式TE11、TM01与TE01 （143）
3.4.4 同轴线中的高次模 （146）
3.5 光波导 （146）
3.5.1 光纤的结构形式及导光机理 （146）
3.5.2 单模光纤的标量近似分析 （149）
本章小结 （154）
习题三 （156）
第4章 微波元件及微波网络理论概要 （157）
4.1 连接元件 （157）
4.1.1 波导抗流连接 （157）
4.1.2 同轴线——波导转接器 （158）
4.1.3 同轴线——微带线转接器 （159）
4.1.4 波导——微带线转接器 （159）
4.1.5 矩形截面波导——圆截面波导转接器 （160）
4.2 波导分支接头 （161）
4.2.1 E-T分支 （161）
4.2.2 H-T分支 （162）
4.2.3 双T分支 （162）
4.3 波导R, L, C元件 （163）
4.3.1 匹配负载和衰减器 （163）
4.3.2 电抗元件 （166）
4.4 定向耦合器 （169）
4.4.1 定向耦合器的基本指标 （169）
4.4.2 波导窄壁双孔耦合定向耦合器 （170）
4.5 阻抗变换器与阻抗调配器 （172）
4.5.1 阻抗变换器 （172）
4.5.2 阻抗调配器 （177）
4.6 微波谐振器 （180）
4.6.1 角柱腔——从传输模到谐振模 （181）
4.6.2 圆柱腔 （186）
4.7 微波铁氧体元件 （190）
4.7.1 微波铁氧体的物理特性 （190）
4.7.2 场移式隔离器 （191）
4.7.3 环流器 （192）
4.8 微波元件等效为微波网络 （192）
4.8.1 构成微波网络必须考虑的一些问题 （193）
4.8.2 二端口微波网络 （194）
4.9 微波网络的散射参量与传输参量 （198）
4.9.1 散射参量 （198）
4.9.2 传输参量 （199）
4.10 二端口微波网络参量 （199）
4.10.1 二端口微波网络参量的相互转换 （199）
4.10.2 特定情况下二端口微波网络参量的性质 （200）
4.10.3 基本单元二端口微波网络的参量 （203）
4.10.4 微波网络参量的测定 （204）
4.11 微波网络的外特性参量 （205）
4.11.1 电压传输系数T （205）
4.11.2 插入衰减L （206）
4.11.3 插入相移? （206）
4.11.4 输入驻波比? （207）
本章小结 （207）
习题四 （209）
下篇 天线基本原理与技术
第5章 天线理论基础 （215）
5.1 电流元的辐射场 （215）
5.2 行波长线天线 （218）
5.3 自由空间中的对称振子天线 （221）
5.3.1 对称振子上的电流 （222）
5.3.2 对称振子天线的辐射场 （222）
5.4 发射天线的电特性参量 （224）
5.4.1 天线的方向性特性参量 （224）
5.4.2 天线辐射波的极化 （228）
5.4.3 天线的辐射功率与辐射电阻 （228）
5.4.4 天线的方向系数和增益 （230）
5.4.5 天线的输入阻抗 （232）
5.4.6 天线的有效长度 （237）
5.4.7 天线的工作频带宽度 （238）
5.5 接收天线 （238）
5.5.1 接收天线接收电磁波的物理过程 （238）
5.5.2 天线的互易定理 （239）
5.5.3 天线的有效接收面积 （241）
5.5.4 付里斯（Friis）传输公式 （242）
5.5.5 接收天线的等效噪声温度 （243）
5.6 天线阵列 （245）
5.6.1 二元天线阵列 （245）
5.6.2 N元均匀直线阵列 （251）
5.6.3 圆阵 （257）
5.6.4 面阵、体阵和连续元阵 （258）
5.6.5 对称振子阵列的输入阻抗 （261）
5.7 相控阵与智能天线的基本原理 （267）
5.7.1 相控天线阵列 （267）
5.7.2 智能天线的基本原理——波束形成 （269）
5.8 地面对天线特性的影响 （271）
5.8.1 远离地面架设的天线 （271）
5.8.2 近地架设的天线 （273）
5.9 离散阵列中其他常用单元线状天线 （278）
5.9.1 折合振子 （278）
5.9.2 圆环天线 （279）
5.10 以时变电场和时变磁场为源的基本辐射元 （286）
5.10.1 基本口径面辐射源——惠更斯（Huygens）元 （286）
5.10.2 基本隙缝辐射元 （289）
本章小结 （291）
习题五 （292）
第6章 工程中常用的典型天线 （294）
6.1 电磁波在自然环境中的传播 （294）
6.1.1 地表面波（地波）传播 （295）
6.1.2 电离层反射（天波）传播 （296）
6.1.3 直视（空间波）传播 （298）
6.1.4 各波段电磁波的传播 （300）
6.2 直立天线 （300）
6.2.1 直立天线的辐射场与方向性 （301）
6.2.2 直立天线的特性参量 （302）
6.2.3 直立天线性能的改善 （304）
6.3 水平偶极天线 （306）
6.3.1 方向函数与方向图 （306）
6.

前言/序言

《微波技术与天线：电磁波导行与辐射工程（第2版修订版）》图书简介 本书在第一版的基础上，进行了全面而深入的修订与更新，旨在为读者提供一个关于微波技术与天线的、系统而详实的知识体系。本书不仅仅是理论的罗列，更注重实际应用与工程实践的结合，力求让读者在掌握基础原理的同时，也能理解这些原理如何在实际的工程设计与问题解决中得到体现。 核心内容概览： 全书共分为四个主要部分，层层递进，构建起一个完整的微波与天线工程知识框架： 第一部分：微波传输线理论与电磁场分析 这一部分是理解微波器件与系统的基石。我们将从最基本的电磁场理论出发，深入探讨其在微波领域的特殊表现。 电磁波的基本原理： 回顾麦克斯韦方程组，并将其应用于描述电磁波的传播特性，包括波的产生、传播方向、极化方式、能量密度与功率流等。我们将重点分析在均匀介质中以及存在边界时的电磁波行为。 传输线理论： 这是微波工程中不可或缺的部分。本书将详细阐述理想传输线和实际传输线的模型，包括集总参数模型与分布参数模型。我们将深入讲解阻抗、电压驻波比（VSWR）、回波损耗、反射系数以及相位常数等关键参数的意义及其计算方法。 特种传输线： 除了经典的同轴线、带状线等，我们还将探讨波导管的工作原理，包括其结构、工作模式（TE模、TM模）及其截止频率。理解波导管的特性对于设计高功率微波器件和系统至关重要。 史密斯圆图的应用： 史密斯圆图作为一种强大的图形工具，在微波工程中扮演着至关重要的角色。本书将详细介绍史密斯圆图的构造原理，以及如何利用它来进行阻抗匹配、计算各种传输线参数，以及分析电路的频率响应。通过大量的实例，帮助读者熟练掌握这一工具。 电磁场数值分析方法： 随着计算能力的提升，数值方法在微波工程设计中越来越普及。本书将介绍有限元法（FEM）、有限差分时域法（FDTD）等常用数值分析方法的基本思想和应用，以及它们在解决复杂电磁场问题时的优势。 第二部分：微波器件与电路 在掌握了电磁波的传播特性之后，我们开始将目光聚焦于构成微波系统的各种关键器件。 无源微波器件： 衰减器与移相器： 探讨不同类型的衰减器（如固定衰减器、可变衰减器）和移相器（如固定移相器、可变移相器）的工作原理、结构以及在电路中的作用。 功率分配器与耦合器： 详细介绍各种功率分配器（如1x2、1x4功率分配器）和耦合器（如定向耦合器、混合耦合器）的原理，重点分析其隔离度、功率分配比、插入损耗等关键参数。 滤波器： 深入研究微波滤波器的设计与实现，包括低通、高通、带通、带阻滤波器的设计方法，以及集总参数滤波器和分布式参数滤波器的特点。 环形器与隔离器： 阐述环形器和隔离器的磁控原理，分析其在隔离信号、防止振荡等方面的关键作用。 有源微波器件： 微波二极管： 介绍PN结二极管、肖特基二极管、PIN二极管、变容二极管等在微波频段的应用，包括其开关、检波、混频、变容等功能。 微波晶体管： 重点分析双极晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET，包括MESFET、HEMT）在微波放大和振荡电路中的应用，讨论其高频特性参数（如fT、fmax）和噪声系数。 微波集成电路（MIC）与单片微波集成电路（MMIC）： 介绍MIC和MMIC的设计理念、制造工艺以及它们在小型化、高性能微波系统中的优势。 微波振荡器与放大器： 振荡器设计： 讨论了多种振荡器拓扑结构，如LC振荡器、介质谐振器振荡器、压控振荡器（VCO）等，以及影响其频率稳定性和输出功率的关键因素。 放大器设计： 深入分析了不同类型的微波放大器，包括单级和多级放大器，以及匹配网络的关键作用，如最大增益匹配、最大平坦度匹配和噪声匹配。 第三部分：天线理论与设计 天线是微波系统的“眼睛”，负责电磁波的辐射与接收。本部分将全面覆盖天线工程的理论与实践。 天线基本参数： 辐射方向图： 详细解释主瓣、副瓣、零点、波束宽度等概念，以及不同类型方向图的特点。 天线增益与效率： 定义天线增益、方向性系数、辐射效率、输入电阻等关键参数，并阐述它们之间的关系。 极化： 讨论线极化、圆极化、椭圆极化及其匹配条件。 带宽： 分析影响天线带宽的因素，以及如何设计宽带天线。 常用天线类型： 振子天线： 从最简单的半波长振子开始，逐步深入到偶极子、单极子天线的设计与特性。 偶极子阵列： 介绍多单元振子阵列的构成，以及如何通过改变单元数量、间距和相位来控制其辐射方向图。 线状天线： 讨论八木-宇田天线、对数周期天线等线状天线的原理、设计与应用。 面状天线： 喇叭天线： 讲解矩形喇叭、角形喇叭、圆锥形喇叭的辐射原理、增益特性以及匹配方法。 平面波导天线： 介绍缝隙天线、贴片天线（微带天线）的结构、工作原理、设计方法及其在通信、雷达等领域的广泛应用。 反射面天线： 深入探讨抛物面天线、射电望远镜等碟形天线的原理，包括其聚焦特性、馈源设计和性能指标。 特殊天线： 介绍螺旋天线、偶极子阵列天线、相控阵天线等在特定应用场景下的工作原理和优越性。 天线测量： 介绍天线方向图测量、增益测量、阻抗测量等基本方法和设备，以及测量过程中需要注意的问题。 第四部分：微波系统与应用 本部分将前面所学的理论知识融会贯通，展示微波技术在各个领域的实际应用。 微波通信系统： 链路设计： 介绍微波通信系统的基本构成，包括发射机、接收机、链路预算分析，以及如何根据通信需求进行系统设计。 卫星通信： 探讨卫星通信的特点、基本原理、地面站设计以及面临的挑战。 微波雷达系统： 介绍雷达的基本工作原理、类型（如脉冲雷达、连续波雷达），以及其在目标探测、跟踪、导航等方面的应用。 微波加热与工业应用： 微波加热原理： 解释介质损耗、介电加热等原理，以及它们在食品加工、材料处理、化学合成等领域的应用。 工业微波设备： 介绍微波炉、工业烘干设备、微波化学反应器等的设计与工作流程。 电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI）： EMC/EMI基础： 讲解电磁兼容性与电磁干扰的基本概念、来源与危害。 屏蔽与接地： 介绍有效的屏蔽技术、接地方法以及如何抑制电磁干扰。 现代微波工程的挑战与发展趋势： 探讨5G通信、物联网（IoT）、先进雷达、电子战等新兴技术对微波工程提出的新要求，以及新材料、新工艺、新算法在未来微波技术发展中的作用。 本书的特点： 理论与实践并重： 每一章的理论讲解都辅以大量的工程实例和计算示例，帮助读者将抽象的理论知识转化为可操作的设计思路。 图文并茂： 大量精美的示意图、电路图、仿真结果图和照片，清晰直观地展示微波器件的结构、工作原理和应用场景。 循序渐进： 内容组织逻辑清晰，从基础的电磁波理论到复杂的系统应用，层层递进，适合不同层次的读者。 面向工程应用： 强调知识的实际应用价值，帮助读者理解微波技术如何在实际工程项目中发挥作用，解决实际问题。 修订与更新： 本修订版在第一版的基础上，吸收了近年来微波技术领域的最新研究成果和发展趋势，更新了部分内容，使其更具时效性和前瞻性。 适用读者： 本书适合高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气工程及其相关专业的本科生、研究生，以及从事微波器件设计、天线设计、通信系统集成、雷达工程、电子战等领域的科研人员和工程技术人员。对于希望系统学习微波技术与天线知识的自学者，本书也是一本极具价值的参考读物。 通过阅读本书，读者将能够深入理解微波电磁波的传播规律，掌握各种微波器件的设计原理与应用，熟悉不同类型天线的特性与设计方法，并最终能够将这些知识应用于构建和优化现代微波系统。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对无线通信技术怀有极大热情的学生，我一直在寻找一本能够系统讲解微波技术和天线理论的书籍。这本书的出版，恰好满足了我的需求。我特别喜欢其中关于电磁场理论在实际工程中的应用分析，这让我能够将抽象的数学模型与具体的工程设计联系起来。书中对不同类型天线（如偶极子天线、喇叭天线、抛物面天线等）的结构、工作原理、性能特点以及设计方法都进行了详尽的阐述。我尤其对书中关于阵列天线的章节印象深刻，其中对馈电网络的设计和波束扫描原理的讲解，让我对现代相控阵雷达和通信系统有了更深入的理解。虽然书中涉及一些较为复杂的数学公式和理论推导，但作者通常会给出清晰的推导过程和必要的背景介绍，使得读者能够循序渐进地掌握。此外，书中对天线参数（如增益、方向性、带宽、极化等）的定义和测量方法也进行了详细介绍，这对于指导实际的天线设计和性能评估具有重要的实践意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是在一本古老的科学笔记里，发现了隐藏的宝藏。它不是那种堆砌了大量最新技术成果的书，而是更注重对基础原理的深入挖掘和梳理。我尤其喜欢书中对“辐射”这个概念的阐述，它不仅仅是能量的传播，更是一种精确的能量转换过程。作者通过对麦克斯韦方程组的解读，一步步推导出电磁波的辐射机制，这种严谨的科学态度，让我感到敬佩。虽然我不是电子工程专业的科班出身，但书中大量的示意图和原理示意，极大地帮助我理解了复杂的概念。我尝试着去理解书中关于不同天线方向图的绘制和解释，这对于理解天线的工作特性非常有帮助。它不像很多现代技术书籍那样，充斥着大量的商业术语和产品介绍，而是专注于最本质的科学问题。这本书更像是一位经验丰富的导师，用他毕生的学识，为你搭建起一个稳固的知识框架。

评分☆☆☆☆☆

这本技术书籍的深度和广度，远超出了我最初的预期。我一直认为，微波和天线技术是通信领域的核心，但直到阅读了这本书，我才真正体会到其中的复杂性和精妙之处。书中对电磁波在不同介质中的传播行为进行了详细的分析，并引入了各种数学模型来描述这些现象。虽然一些章节涉及到了高深的数学理论，但作者似乎尽力通过图示和实例来辅助理解。我个人比较关注书中关于天线阻抗匹配的部分，这对于提高天线的效率至关重要。书中的讲解，让我对“匹配”的意义有了更深刻的认识，不再是停留在字面上的理解。而且，作者在讨论不同类型天线的设计准则时，也考虑到了实际制造中的一些限制因素，这使得书中的内容不仅具有理论价值，也具备一定的工程指导意义。虽然我可能无法完全领会所有内容，但它为我打开了一个全新的视角，让我看到了这个领域庞大的知识体系，并激发了我进一步探索的动力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余爱好者，我对天线设计一直充满好奇，但又苦于找不到一本真正能够带我入门的书。市面上很多教材要么过于理论化，要么过于偏向实际应用而忽略了基础原理。这次偶然翻到这本书，虽然我还没能完全深入理解其中的所有细节，但它的叙述方式和条理清晰的结构，确实给了我很大的启发。书中关于电磁波的传播特性，以及不同类型天线的工作原理，用一种循序渐进的方式进行了阐述。我特别喜欢其中关于波导的部分，解释了不同模式的产生和传播，这对于理解天线如何有效地将能量辐射出去至关重要。而且，作者在讲解过程中，并没有回避一些复杂的数学推导，而是给出了清晰的推导过程，虽然我可能需要花些时间去消化，但至少我知道了这些公式是如何得来的，而不是仅仅被告知“就这样”。对于那些想要从零开始，或者想系统梳理一遍基础知识的读者来说，这本书无疑是一个不错的起点。我尤其欣赏书中对一些实际问题的分析，虽然不是直接的案例，但提供了解决问题的思路和方法，让我看到了理论与实践之间的联系。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是在精密机械车间里，一边聆听经验丰富的老师傅讲解，一边触摸着真实的零件。它不是那种告诉你“怎么做”的书，而是告诉你“为什么这么做”的书。我尤其对书中关于电磁场与物质相互作用的描述印象深刻，这解释了为什么在不同的介质中，电磁波会有不同的表现。作者并没有简单地罗列公式，而是通过深入浅出的比喻和类比，将抽象的物理概念具象化。例如，在讲解天线辐射时，书中提到“天线就像是一个能量的发射器，它需要将能量有效地“推”出去”，这种形象的描述，对于我这样非专业背景的读者来说，是非常有帮助的。虽然我还在学习的初级阶段，很多内容还未能完全掌握，但这本书已经成功地激发了我对这个领域的浓厚兴趣。我开始尝试自己去画一些简单的天线结构，并且对一些常见的无线设备有了更深的理解。它不是一本速成的教材，而是需要你静下心来，一点一点地品味，收获会是巨大的。