微波与射频技术/普通高等教育“十一五”国家级规划教材·电子信息学科基础课程系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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彭沛夫，张桂芳 著

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• 通信工程
• 电磁场与电磁波
• 电路分析
• 信号处理

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302307495

版次：1

商品编码：11163139

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：387

字数：575000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·电子信息学科基础课程系列教材：微波与射频技术》特色：
　　化繁为简。通俗易懂。
　　精选大量例题和习题。
　　从实际出发，面向应用。
　　知识融合，理论体系完整。
　　物理概念清晰，适合教学，方便自学。

内容简介

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·电子信息学科基础课程系列教材：微波与射频技术》内容共分13章，分别阐述了微波与射频技术的基本概念，电磁场与电磁波的基本理论，传输线，微波波导与微带传输线，微波与射频谐振电路，微波与射频网络分析，阻抗匹配与阻抗变换，定向耦合器与滤波器，功率衰减器与功率分配器，振荡器与放大器，射频识别，射频／微波发射与接收，以及微波射频电路设计与仿真。
《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·电子信息学科基础课程系列教材：微波与射频技术》内容丰富、重点突出，具有明显的先进性，叙述通俗易懂、深入浅出、联系实际、面向应用，既适应教学，也方便自学，可作为高等学校本科通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、物联网等专业的教材。也可作为职业技术学院和成人高等教育有关专业的教材或参考书，并供相关工程技术人员阅读参考。

作者简介

　　彭沛夫，教授，研究生导师，湖南大学研究生毕业，湖南师范大学微波研究中心主任以及计算机通信应用研究中心主任，专业学术负责人，国家教育部全国信息技术高级人才水平考试（NIEH）专家委员会委员、著作有《微机控制技术与实验指导》、《电磁场与微波技术》、《微波技术与实验》等，其中《微波技术与实验》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材、主持和参与国家自然科学基金和湖南省自然科学基金项目5项，曾获得国家专利5项，先后在电子学报等刊物上发表论文五十余篇：多次获得各类奖励。

内页插图

目录

第1章 概论
1.1 引言
1.2 微波与射频
1.2.1 微波与射频概念
1.2.2 微波与射频的特点
1.3 微波通信系统
1.4 微波传输
1.5 微波在生活与生产中的应用
1.6 微波的生物效应与安全性
1.7 微波的研究方法
习题

第2章 电磁场与电磁波的基本理论
2.1 麦克斯韦方程
2.1.1 静态电磁场的基本定律和基本场矢量
2.1.2 法拉第电磁感应定律
2.1.3 传导电流与位移电流
2.1.4 麦克斯韦方程
2.1.5 结构方程
2.2 坡印廷定理
2.3 波动方程
2.4 介质中的平面波
2.5 自由空间中的平面波
2.6 导电媒质中的平面波
2.7 波的极化
2.7.1 线极化波
2.7.2 椭圆极化波
2.7.3 圆极化波
习题

第3章 传输线理论
3.1 传输线简介
3.2 传输线方程及其解
3.2.1 传输线方程
3.2.2 传输线方程的解
3.2.3 相速和群速
3.3 无耗传输线
3.3.1 无耗传输线简介
3.3.2 端接负载的无耗传输线
3.4 无耗传输线的状态分析
3.4.1 终端短路的情形
3.4.2 终端开路的情形
3.4.3 终端接任意复数阻抗的情形
3.4.4 具有不同特征阻抗的两段传输线连接
3.5 同轴线
3.5.1 同轴线上电压、电流和传输功率
3.5.2 耐压最高时的特性阻抗
3.5.3 传输功率最大时的特性阻抗
3.5.4 衰减最小时的特性阻抗
3.6 有耗传输线
3.6.1 低损耗传输线
3.6.2 终端接负载的有耗传输线
3.6.3 阻抗与传播常数的测量
3.7 传输线的阻抗匹配
3.7.1 负载的功率计算
3.7.2 传输线的三种阻抗匹配状态
3.7.3 阻抗匹配的方法
3.8 Smith圆图
习题

第4章 微波波导
4.1 引言
……

第5章 微波与射频谐振电路
第6章 微波与射频网络分析
第7章 阻抗匹配与阻抗变换
第8章 定向耦合器与滤波器
第9章 功率衰减器与功率分配器
第10章 振荡器与放大器
第11章 射频识别
第12章 射频／微波发射与接收
第13章 微波射频电路设计与仿真
附录A 重要的矢量公式
附录B 分贝和奈培
附录C 标准矩形波导主要参数表
附录D 常用同轴射频电缆特性参数表
附录E 本书重要的数学公式
附录F 术语表
参考文献

前言/序言

微波与射频技术：基础概念、原理与应用 本书致力于为读者深入浅出地介绍微波与射频（RF）技术的核心概念、基本原理以及广泛的应用领域。作为现代通信、雷达、导航、医疗成像等诸多高科技产业的基石，微波与射频技术的研究与应用，为信息传输的效率、信号的精准探测以及能量的有效利用提供了强大的技术支撑。本书旨在构建一个扎实的理论基础，同时引导读者理解这些基础知识如何在实际工程设计与应用中得到体现。 第一章 引言：微波与射频的世界 本章将首先为读者描绘微波与射频技术在当今社会中的重要地位。我们将探讨它们的历史发展脉络，从早期对电磁波的探索到如今覆盖我们生活的方方面面，例如手机通信、Wi-Fi网络、卫星通信、微波炉、雷达系统以及各种医疗诊断设备。通过生动形象的例子，让读者初步认识到微波与射频技术无处不在的影响力。 我们将明确界定“微波”和“射频”的范围，通常指代频率在300 MHz到300 GHz之间的电磁波。这个频段的电磁波具有波长短、带宽宽、方向性好等特点，这使得它们在信息传输和信号处理方面具备了许多传统低频电磁波无法比拟的优势。 此外，本章还将概述本书的学习目标和整体结构，让读者对即将展开的学习旅程有一个清晰的认识。我们将强调学习微波与射频技术的重要性，以及掌握相关知识和技能对于未来在电子信息、通信工程、自动化等相关领域的职业发展所具有的价值。 第二章 电磁波理论基础 要理解微波与射频技术，扎实的电磁场理论基础是必不可少的。本章将回顾并深入讲解麦克斯韦方程组，这是描述电磁场行为的四大基本方程。我们将详细分析其微分形式和积分形式，并解释它们在不同介质和边界条件下的物理意义。 我们将重点介绍电磁波的产生、传播和演化过程。通过分析麦克斯韦方程组的解，我们将推导出平面电磁波的性质，包括其传播方向、振幅、相位以及能量流。我们将讨论电磁波在真空、理想介质以及有损耗介质中的传播特性，例如传播速度、衰减常数和相位常数。 本章还将引入波阻抗的概念，并解释它在分析电磁波在不同媒质界面传播时的作用。我们将探讨反射、折射和透射现象，以及斯涅尔定律在描述光线（即电磁波）传播路径时的应用。这些基础概念是理解后续章节中传输线理论和天线原理的关键。 第三章 传输线理论 微波和射频信号的传输与低频电路存在显著差异。当信号的波长与传输线的长度相当时，必须采用传输线理论来分析信号的行为。本章将从分布式参数的角度出发，详细阐述传输线的等效电路模型，包括其电阻、电感、电导和电容。 我们将推导出传输线的电压和电流微分方程，并求解这些方程，得到电压和电流沿传输线的传播形式。核心内容将包括行波和驻波的概念。我们将深入讲解反射系数和驻波比（VSWR），并解释它们如何指示传输线上的能量匹配情况。 本章的重头戏是史密斯圆图。我们将详细介绍史密斯圆图的构造原理、使用方法以及在阻抗匹配、分析负载与源之间的匹配关系方面的强大功能。通过实际案例，读者将学会如何利用史密斯圆图快速求解各种传输线问题，例如计算特定点的阻抗、找到匹配网络的设计参数等。 第四章 S参数与网络分析 在微波和射频电路的设计与分析中，S参数（Scattering Parameters）已经成为一种极其重要的描述工具。本章将全面介绍S参数的概念、定义及其物理意义。我们将解释S参数如何描述多端口网络（如放大器、滤波器、衰减器等）的输入输出关系，以及信号在网络内部的散射和传输情况。 我们将展示S参数矩阵的构建方法，以及如何根据网络的物理结构和材料特性计算S参数。我们还将讨论S参数的测量方法，以及在实际工程中如何通过向量网络分析仪（VNA）来获取器件的S参数。 本章将重点阐述S参数在电路分析中的应用，例如计算级联网络的总S参数、分析匹配网络的性能以及评估器件的稳定性。读者将学习如何利用S参数来理解和设计各种微波和射频电路，并对其性能进行精确预测。 第五章 微波谐振器与滤波器 谐振器和滤波器是微波和射频电路中的关键组成部分，它们用于选择特定频率的信号，抑制不需要的频率。本章将深入探讨各种类型的微波谐振器，包括集中参数谐振器（如RLC谐振电路）和分布式参数谐振器（如微带线谐振器、同轴谐振器、微带贴片谐振器等）。我们将分析它们的谐振频率、品质因数（Q值）以及储能特性。 在此基础上，我们将详细介绍微波滤波器的设计原理和结构。我们将讨论不同类型的滤波器，例如低通、高通、带通和带阻滤波器，并分析它们在频率响应、过渡带宽度、阻带衰减等方面的性能指标。我们将介绍几种经典的滤波器综合方法，例如切比雪夫、巴特沃斯和椭圆函数滤波器，并讲解如何根据设计要求选择合适的滤波器类型和综合方法。 本章还将介绍微带线、带状线等微波传输线结构，以及如何利用它们构建实际的谐振器和滤波器。通过实例分析，读者将掌握微波滤波器设计的基本流程和关键技术。 第六章 微波放大器 放大器是微波和射频系统中用于增强信号功率的关键器件。本章将从多方面深入探讨微波放大器的设计与分析。我们将首先介绍放大器的基本概念，如增益、噪声系数、输入输出阻抗、稳定性等。 我们将详细分析各种晶体管（如BJT、FET、HEMT等）在微波频率下的等效电路模型，并讲解如何利用这些模型来计算放大器的增益和稳定性。本章将重点介绍放大器的稳定性分析方法，包括Bode图、Nyquist图以及K因子和Delta因子等稳定性判据。 我们将深入讲解微波放大器的匹配网络设计。通过利用S参数和Smith圆图，我们将介绍如何设计输入匹配网络和输出匹配网络，以实现最大增益、最小噪声或最佳驻波比。本章还将介绍不同类型的微波放大器拓扑结构，例如单级放大器、多级放大器以及反馈放大器。 第七章 微波振荡器 振荡器是产生特定频率微波信号的核心电路。本章将介绍微波振荡器的基本原理和常见结构。我们将分析振荡器的工作条件，包括幅度稳定性和频率稳定性。 我们将重点介绍基于晶体管的微波振荡器，例如Colpitts振荡器、Hartley振荡器以及基于负阻器件的振荡器。我们将深入分析振荡器的起振条件和稳态工作条件，并讲解如何利用S参数来设计和分析振荡器电路。 本章还将介绍压控振荡器（VCO）和晶体振荡器等特殊类型的振荡器，并讨论它们在锁相环（PLL）等系统中的应用。 第八章 微波功率器件 在许多大功率微波应用中，例如雷达发射机、卫星通信放大器等，需要使用特殊的微波功率器件。本章将介绍几种常见的微波功率器件，如微波功率晶体管（如LDMOS, GaN HEMT等）和微波功率集成电路（MMIC）。 我们将探讨这些器件在设计和制造过程中需要考虑的关键因素，例如高功率处理能力、效率、线性度以及热管理。本章还将介绍功率放大器的设计挑战，包括如何克服器件的非线性效应和提高效率。 第九章 微波电路设计基础 本章将整合前几章的知识，系统地介绍微波电路设计的整个流程和常用方法。我们将从规格定义开始，包括频率范围、功率要求、噪声指标、尺寸限制等。 我们将详细介绍微带线、带状线、同轴线等常用微波传输线结构的设计与应用，包括它们的阻抗特性、损耗以及制造公差的影响。我们将讨论耦合器、分支线、环形器等常用微波无源器件的设计。 本章还将介绍集成电路设计方法，包括单片微波集成电路（MMIC）和混合微波集成电路（HMIC）。我们将讨论如何利用EDA（Electronic Design Automation）工具进行微波电路的仿真、优化和版图设计。 第十章 微波测量技术 为了验证微波电路的设计和性能，精确的测量至关重要。本章将介绍微波测量领域常用的设备和技术。 我们将重点介绍向量网络分析仪（VNA）的工作原理和使用方法，包括如何进行S参数测量、阻抗测量、增益压缩测量等。我们将讲解驻波比测试仪（VSWR Meter）和功率计等其他常用测量仪器的功能和应用。 本章还将介绍微波辐射的测量，以及电磁兼容性（EMC）测试方法。读者将了解如何选择合适的测量设备，并正确地进行微波电路的测试和验证。 第十一章 微波与射频技术的应用 微波与射频技术作为现代科技的核心驱动力之一，其应用领域极为广泛。本章将带领读者领略这些技术的实际应用风采。 我们将重点介绍微波与射频技术在通信系统中的应用，包括手机通信（4G/5G）、卫星通信、无线局域网（Wi-Fi）、蓝牙等。我们将探讨这些系统如何利用微波频段实现高速、大容量的数据传输。 其次，我们将深入讲解雷达系统。我们将介绍雷达的基本原理，包括信号发射、目标回波接收、信号处理和目标探测。我们将讨论不同类型的雷达，如脉冲雷达、连续波雷达、多普勒雷达等，以及它们在军事、气象、航空等领域的应用。 此外，本章还将涵盖微波与射频技术在导航系统（如GPS）、电子对抗、医疗成像（如MRI）、工业加热（如微波炉、工业烘干）、射电天文学等领域的应用。通过这些具体的案例，读者将深刻体会到微波与射频技术在推动科技进步和社会发展中的巨大作用。 第十二章 未来发展趋势 随着科技的不断发展，微波与射频技术也在持续演进。本章将展望微波与射频技术的未来发展趋势。 我们将探讨更高频段（如毫米波、太赫兹波）的开发与应用，它们将为未来的超高速通信、高分辨率成像等领域带来新的机遇。我们将讨论人工智能（AI）和机器学习（ML）在微波电路设计、信号处理和系统优化中的应用，它们将极大地提高设计效率和系统性能。 此外，我们还将关注新材料和新器件的发展，例如新型半导体材料、超材料等，它们将为微波与射频技术的性能提升提供新的可能。我们将探讨软件定义无线电（SDR）技术的发展，它将使无线电设备更加灵活和通用。 通过对未来发展趋势的展望，本书旨在激发读者对该领域的进一步探索兴趣，并为他们未来的学习和研究提供一些方向。 本书的编写力求概念清晰、原理透彻、语言生动，并辅以丰富的图表和实例，以期帮助读者建立起对微波与射频技术的全面而深入的理解。我们希望本书能成为您探索微波与射频技术世界的良好起点。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有着多年射频开发经验的工程师，我总是对那些能够提升工作效率、深化理论理解的优质资源保持高度关注。这本《微波与射频技术》给我的感觉，就像是打开了一扇通往更深层次理解的大门。我并非初学者，但这本书在很多细节的处理上，依然让我受益匪浅。例如，书中对S参数的讲解，我之前只是停留在“知道有这么回事”，但通过这本书的深入剖析，我才真正理解了它在表征高频电路特性上的重要性，以及如何从S参数推导出其他关键参数。此外，它对噪声系数、线性度等重要射频指标的讲解，也非常到位，并且结合了大量的实际测量和设计经验，让我能够更清晰地认识到这些指标在系统设计中的权衡和优化。书中还对多种射频器件，如放大器、混频器、滤波器等，进行了详尽的原理分析和模型介绍，这对于我进行器件选型和电路仿真非常有指导意义。这本书的语言风格比较严谨，但又不失清晰，使得我在阅读过程中能够快速抓住核心要点，并且能够有效地将理论知识转化为实际的设计思路。

评分☆☆☆☆☆

我最近在工作上遇到了一个棘手的问题，需要用到一些微波和射频的知识来解决。之前我对这方面的了解仅限于一些皮毛，这次是真的被逼到了学习的份上。偶然间看到了这本教材，抱着试试看的心态拿来翻阅，没想到效果出奇地好！这本书的结构安排非常合理，逻辑清晰，让我这个对专业术语都不太熟悉的人，也能顺着思路一步步理解。它并没有上来就丢一堆晦涩难懂的公式，而是循序渐进，从最基本的高频电路特性讲起，然后过渡到传输线理论，再到阻抗匹配，最后才深入到谐振腔、波导等核心内容。我尤其欣赏它在讲解过程中，经常会穿插一些实际工程中的案例分析，比如天线的设计挑战、射频器件的选型考量等等。这些案例让我觉得学习不再是枯燥的理论堆砌，而是能够解决实际问题的有力工具。而且，书中的习题也很有代表性，能够帮助我巩固所学知识，并尝试应用到自己的工作中。虽然我的目标是解决具体问题，但通过这本书的学习，我发现我对整个微波射频系统有了更宏观和深入的认识，这对于我今后的职业发展无疑是巨大的推动。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，一本好的教材，不仅仅是知识的载体，更是学习者思维的启蒙者。这本《微波与射频技术》给我的感觉，正是如此。它并非简单地罗列知识点，而是通过精妙的结构设计和深入浅出的讲解，引导我主动思考。我特别喜欢它在引入一个新概念时，都会先从宏观的应用场景入手，然后再逐步剖析背后的原理。比如，在讲到天线时，它并没有直接就讲电磁波的辐射，而是先从通信的本质——信息的传输，来引出天线在其中的关键作用，然后才深入到天线的类型、增益、方向图等理论知识。这种“由果溯因”的学习方式，让我能够更好地理解每个知识点存在的意义和价值。而且，书中在讲解过程中，大量引用了相关的物理学和数学原理，但这并非是枯燥的推导，而是通过简洁明了的公式和逻辑，来支撑起整个理论体系。这让我觉得，掌握微波射频技术，不仅仅是学习一些工程技巧，更是需要建立在扎实的科学基础之上。这本书，很好地实现了这一点，让我学到了知识，更重要的是，学会了如何去思考和解决问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书，简直是为我这种刚踏入微波射频领域的小白量身定做的！我一直对无线通信、雷达、卫星等等这些神奇的技术充满好奇，但总觉得它们高深莫测，遥不可及。直到我翻开这本书，才发现原来这一切都有迹可循。它从最基础的电磁场理论讲起，一点点地构建起微波和射频世界的轮廓。我特别喜欢它对基本概念的解释，那些抽象的公式，在作者的笔下变得生动形象，仿佛能看到电磁波在空间中穿梭的样子。书中的插图和图示也帮了我大忙，它们就像是视觉的引导，让我在理解复杂的电路和结构时不再迷茫。最让我惊喜的是，它并没有止步于理论的讲解，而是巧妙地融入了一些实际应用的例子。当我看到书里提到手机信号的传播、Wi-Fi的原理，甚至是GPS的定位系统是如何工作的，我顿时觉得这些技术离我不再遥远，而是渗透在我们生活的方方面面。这种理论与实践相结合的方式，让我不仅学到了知识，更激发了我深入探索的兴趣。虽然我才刚开始阅读，但已经能感受到这本书的扎实功底和对初学者的友好度，这绝对是我在这个领域打下坚实基础的绝佳起点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，对于电子信息学科的学生来说，绝对是一份厚礼。我是一名研究生，目前的研究方向与射频通信紧密相关，一直都在寻找一本能够系统性梳理微波射频领域知识体系的教材。之前看过的几本书，要么过于侧重理论，要么就过于偏向某一细分领域，总感觉缺少了一本能够贯穿始终、打通脉络的“枢纽”级读物。而这本教材，恰恰填补了我的这一需求。它从物理层面的电磁场分析，到系统层面的电路设计和参数优化，再到器件层面的特性理解，都做到了面面俱到，而且讲解得十分透彻。我印象特别深刻的是，它在讲解射频链路设计的时候，不仅仅是列出公式，还会详细分析每一步的物理意义和工程限制，这对于我进行实际的链路仿真和性能评估非常有帮助。此外，书中还涉及了一些前沿的技术内容，比如最新的器件发展趋势和一些典型的应用场景，这让我能够及时了解行业动态，保持学术上的敏感度。总而言之，这本书的深度和广度都达到了一个非常高的水平，是任何想要在这个领域深造的学生都不可或缺的参考书。

评分☆☆☆☆☆

没什么特别突出的特点，算是过得去的一本书吧。

评分☆☆☆☆☆

1. 这本书比较新颖，在国内还算不错的，我和同学找了很久才找到的

评分☆☆☆☆☆

3. 随便翻了几页，应该是正版的，写的很不错，很好，在国内还是比较先进的一本书，应该有很多人看吧，只要是学习微波与射频电路设计的同行，很在乎这本书，挺喜欢的，很值得买啊

评分☆☆☆☆☆

没什么特别突出的特点，算是过得去的一本书吧。

评分☆☆☆☆☆

至于缺点，真的不好说，怎么办呢？莫非商家一定让我写一条缺点吗？不知道该如何写呢，除了优点海华丝优点优点，很好很不错，对心情不好的一点就是快递啊优点慢，我都想快退货了，结果快递员给我打电话让我去书本，嗨，想想算了，挺便宜的，送来了，就收下 哈

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3. 这本书比较新颖，我和同学找了很久才找到的，在国内还算不错的

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优点：

评分☆☆☆☆☆

本来打算下单后第二天或第三天就能收到，结果一星期收到，但送货员告诉我是前天晚上12点多下单的，我晕，我一直等待等待，何况我还12点多下单，为了买书，夜里不睡觉就等下单？好无语，我说你给我送来晚了，你还来更狠的，竟说我夜里刚下单的，真无语。这本书，我对比了几家电商，比较了价格，还觉得这个京东稍微便宜一点，然后就买了，买回来后，就随便翻了看了看，读了读。

评分☆☆☆☆☆

3. 这本书比较新颖，我和同学找了很久才找到的，在国内还算不错的