微波工程基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李宗谦，佘京兆，高葆新 编

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• 微波技术
• 微波工程
• 电磁场与电磁波
• 射频电路
• 微波器件
• 天线
• 微波测量
• 微波应用
• 高等教育
• 电子工程

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302075011

版次：1

商品编码：11985591

包装：平装

丛书名： 清华大学信息科学技术学院教材 ，

开本：16开

出版时间：2004-01-01

用纸：胶版纸

页数：475

字数：640000

正文语种：中文

内容简介

　　《微波工程基础》比较系统和深人地论述了微波技术的基本理论和基本分析方法。主要内容包括电磁场概述、传输线理论、导波与波导、微波网络、无源和有源微波电路、微波天线、微波传播、微波工程子系统等。全书采用场与路相结合的分析方法，以阐明基本概念为主，并给出定量的数学分析和应用举例。各章之间相互呼应，有机结合，自成系统。
　　《微波工程基础》适于作为高等院校无线电技术专业本科生的教材，也可供从事微波工程技术的科技人员阅读和参考。

目录

0 绪论
0．1 微波的范围
0．2 微波的优点
0．3 微波的应用
0．4 本书的结构
0．5 对读者的建议

1 电磁场概述
1．1 引言
1．2 时变电磁场方程组和媒质的本构关系
1．3 谐变电磁场方程组和媒质的本构关系
1．4 边界条件
1．5 坡印亭定理
1．5．1 时变场的坡印亭定理
1．5．2 谐变场的坡印亭定理
1．6 惟一性定理
1．7 等效源和广义电磁场方程组
1．8 对偶性
1．9 波动方程
1．10 矢量位和标量位
1．11 反作用和互易定理
1．12 等效原理和镜像定理
1．12．1 等效原理
1．12．2 镜像定理
习题

2 传输线理论
2．1 引言
2．2 传输线波动方程和它的解
2．2．1 传输线波动方程
2．2．2 波动方程的解
2．2．3 相速和波长
2．3 阻抗与驻波
2．3．1 反射系数
2．3．2 输入阻抗与输入导纳
2．3．3 输入阻抗与输入导纳的另一种表示式
2．3．4 传输线的工作状态
2．3．5 驻波参量
2．3．6 阻抗的周期性和1／4波长倒置性
2．4 史密斯圆图
2．4．1 阻抗圆图
2．4．2 导纳圆图
2．4．3 阻抗匹配
2．5 功率衰减与噪声
2．5．1 无耗传输线上的功率关系
2．5．2 有耗传输线
2．5．3 负载的噪声功率
2．5．4 有耗传输线的噪声温度
2．6 包含信号源和负载的传输线电路
2．6．1 归一化电压与归一化电流
2．6．2 简单完整的传输线电路的形式解
2．6．3 匹配的基本概念
2．7 传输线电路中信号的时域分析
2．7．1 分布参数高速数字电路的特征参数
2．7．2 s域传输线波动方程和它的解
2．7．3 简单传输线电路负载端时域信号的形式解
……

3 导波与波导
4 微波网络
5 无源微波电路
6 有源微波电路
7 天线
8 电波传播
9 微波工程系统
附录
参考文献

《微波工程基础》是一本深入浅出、体系完整的经典教材，旨在为电子工程、通信工程、雷达工程、射频工程以及相关领域的研究生和高年级本科生提供坚实的理论基础和工程实践指导。本书从微波的物理概念出发，逐步引申到实际工程应用中的各项关键技术，力求使读者在掌握理论知识的同时，也能理解其在工程设计中的意义和应用。 全书分为四个主要部分，共计二十章，逻辑清晰，循序渐进。 第一部分：微波传输线理论 本部分聚焦于微波信号在不同传输介质中的传播特性，是理解微波电路和系统工作的基石。 第一章：引论 本书的开篇，首先会简要介绍微波的定义、历史发展以及其在现代科技中的重要性，例如在通信、雷达、医学成像、高精度测量等领域的广泛应用。接着，阐述了微波工程研究的主要内容和挑战，并为后续章节的学习设定了方向。本章将强调从麦克斯韦方程组出发，理解电磁波的产生和传播原理，为后续的传输线理论打下理论基础。 第二章：均匀传输线理论 本章深入探讨了传输线的基本模型，包括集总参数模型和分布参数模型。会详细介绍何为传输线，电压和电流在传输线上的传播方式，以及阻抗和相移等概念。重点会放在均匀传输线模型，如平行双线、同轴线、微带线和带状线等，分析其结构特性与电磁场分布的关系。会推导并讲解特征阻抗、传播常数、衰减常数以及相速度等关键参数的计算方法。 第三章：反射和驻波 本章是传输线理论的核心内容之一，深入分析了当传输线终端负载阻抗不匹配时所产生的反射现象。会详细介绍反射系数、电压驻波比（VSWR）的概念及其物理意义。通过分析驻波的形成过程，讲解了功率在传输线上的传输效率问题，以及如何利用史密斯圆图来分析和解决阻抗匹配问题。本章会强调史密斯圆图的绘制、使用及其在阻抗匹配、电路设计中的强大功能。 第四章：阻抗匹配 本章专注于解决微波电路中普遍存在的阻抗不匹配问题，其目的是为了最大化功率传输，降低信号反射，提高系统性能。会介绍多种阻抗匹配技术，包括匹配网络的设计，例如四分之一波长匹配器、巴伦、集总元件匹配网络（L和C）以及分布式元件匹配网络。本章将通过大量的实例，演示如何使用史密斯圆图和解析方法来设计各种阻抗匹配电路，并会提及宽带匹配和单端匹配的设计思路。 第五章：多层传输线 随着微波集成电路（MIC）和射频集成电路（RFIC）技术的发展，多层传输线结构日益普遍。本章将介绍不同类型多层传输线的结构特点，例如多层微带线、耦合线等，并分析其电磁场分布和传输特性。会讨论不同介质层材料对传输特性的影响，以及耦合线在滤波器、定向耦合器等器件设计中的应用。 第二部分：微波网络理论 本部分将微波器件和系统视为一个或多个端口的无源或有源网络，利用网络参数来描述和分析其特性。 第六章：S参数 本章引入了微波电路分析的强大工具——散射参数（S参数）。S参数描述了入射波与反射波、透射波之间的关系，避免了传统电压、电流参数在微波频率下难以测量的缺点。会详细讲解S参数的定义、物理意义、测量方法以及如何从S参数矩阵中提取电路的增益、损耗、匹配度等关键信息。本章会强调S参数在实际微波设备测试和表征中的重要性。 第七章：功率分配器与耦合器 功率分配器和耦合器是微波系统中实现功率分路、合路或进行信号耦合的重要无源器件。本章会介绍不同类型的功率分配器，如T型分支器、Wilkinson功率分配器等，并分析它们的结构、性能指标（如插入损耗、隔离度、功率分配比）和设计方法。同时，会详细讲解定向耦合器的原理，如90度混合器、180度混合器，以及它们在雷达、通信系统中的应用，例如作为耦合端口用于信号监测或作为隔离端口。 第八章：微波滤波器 滤波器在微波系统中用于选择或抑制特定频率范围的信号，是保证系统频谱纯净和信号完整性的关键。本章将深入介绍各种类型的微波滤波器，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。会讲解基于集总元件和分布式元件的滤波器设计方法，如切比雪夫、巴特沃斯滤波器等。重点会放在微带线、脊形波导等结构上实现的分布参数滤波器的设计，以及耦合线滤波器等。 第九章：微波振荡器 振荡器是产生固定频率微波信号的源，在雷达、通信、测试设备等领域不可或缺。本章将介绍振荡器的基本原理，包括增益补偿和相位补偿条件。会讲解不同类型的微波振荡器，如寄生振荡器、多谐振荡器、PN结雪崩振荡器以及半导体振荡器（如Gunn二极管振荡器、FET振荡器）。本章会分析振荡器的输出功率、频率稳定性、相位噪声等关键性能指标，并介绍提高其稳定性的方法。 第十章：微波混频器 混频器是用于将两个不同频率的信号混合，产生新的频率信号的器件，在超外差接收机和频率合成器等系统中扮演着核心角色。本章将介绍混频器的基本工作原理，包括二极管混频器和FET混频器的结构与工作模式。会详细分析混频器的性能指标，如变频损耗、本振注入电平、杂散信号抑制等，并探讨提高混频器性能的设计技巧。 第三部分：微波有源器件 本部分将重点介绍微波频率下工作的关键有源器件，分析其特性和应用。 第十一章：二极管 本章将详细介绍各种在微波频率下工作的二极管，包括PN结二极管、肖特基二极管、PIN二极管、变容二极管和Gunn二极管等。对于每种二极管，会详细分析其结构、工作原理、电学特性（如伏安特性、电容-电压特性、电阻-电流特性），以及在微波电路中的应用，例如PIN二极管用作开关和衰减器，变容二极管用于调频和可变电抗器，Gunn二极管用于微波振荡器。 第十二章：场效应晶体管 (FET) 场效应晶体管（FET）是微波频率下广泛应用的有源器件，尤其是在低噪声放大器和功率放大器中。本章将详细介绍MOSFET和MESFET等不同类型的FET。会深入分析FET的结构、工作原理、跨导、输出导纳等参数，以及在微波频率下的频率响应和噪声特性。本章会重点阐述FET作为放大器和开关器件的工作机理，以及其在低噪声设计中的重要作用。 第十三章：双极晶体管 (BJT) 尽管FET在微波领域应用广泛，但双极晶体管（BJT）在某些应用场景下仍然具有优势。本章将介绍BJT的结构、工作原理以及其在微波频率下的特性。会分析BJT的电流增益、结电容、高频截止频率等参数，并讨论其在低频放大和部分高频电路中的应用。本章也会对比BJT和FET在微波应用上的优劣。 第十四章：微波功率放大器 功率放大器是微波系统中用于提高信号功率的关键组件。本章将介绍微波功率放大器的基本设计原理，包括线性放大和饱和放大。会分析放大器的增益、效率、输出功率、功率压缩点、三阶互调失真（IMD3）等性能指标。本章会重点介绍基于FET和BJT的功率放大器设计，并会讨论匹配网络设计、稳定性分析以及热设计等重要考虑因素。 第十五章：低噪声放大器 (LNA) 低噪声放大器在接收机前端至关重要，其作用是放大微弱信号的同时，尽可能减小引入的噪声。本章将详细介绍LNA的设计原理，包括噪声系数（NF）、等效噪声温度、增益和匹配等参数。会分析FET和BJT作为LNA器件的优势，并介绍如何设计输入和输出匹配网络以实现最佳的噪声性能。本章会强调“噪声匹配”与“功率匹配”的区别。 第四部分：微波传输器件与系统 本部分将视野扩展到更复杂的微波传输器件和系统级应用。 第十六章：传输线结构 本章将回顾并深化对各种微波传输线结构的理解，包括但不限于微带线、带状线、同轴线、脊形波导、介质波导以及微波混合集成电路（MMIC）中的片上互连线。会分析这些结构在不同频率下的传播模式、损耗特性、功率容量和容差敏感性。本章会强调不同传输线结构在实际应用中的选择依据。 第十七章：波导 波导是用于传输高频电磁波的金属或介质管道。本章将详细介绍矩形波导和圆形波导的结构、工作原理和模式（TE、TM模式）。会计算波导的截止频率、相速度、群速度以及波导的损耗。本章也会介绍波导中的阻抗概念以及波导元件，如匹配贴片、调谐螺钉等。 第十八章：微波电路的制作与封装 本章关注微波电路的实际制作工艺和器件封装。会介绍微带线、带状线等印刷电路板（PCB）工艺的特点，以及在微波频率下的设计考虑，例如线宽、线距、过孔等。同时，会讨论MMIC（单片微波集成电路）和RFIC（射频集成电路）的制作工艺，以及不同类型的微波器件封装（如SOT、QFN等）对电路性能的影响。 第十九章：微波测量技术 掌握准确的微波测量技术是验证设计、分析性能的关键。本章将介绍用于测量微波参数的常用仪器，如矢量网络分析仪（VNA）、频谱分析仪、功率计等。会详细讲解如何使用这些仪器测量S参数、功率、噪声系数、非线性特性等。本章会强调校准、误差分析以及测量中的注意事项。 第二十章：微波系统概述 本书的最后一章将对微波工程的实际应用进行一个高屋建瓴的概述。会介绍典型的微波系统，如雷达系统、卫星通信系统、移动通信基站、电子战系统以及微波加热系统等。简要阐述这些系统中各个微波模块（如发射机、接收机、天线、射频前端）的功能和相互关系，并展望微波技术未来的发展趋势。 本书不仅提供了全面的理论知识，还穿插了大量的设计实例和工程考量，旨在帮助读者建立起将理论应用于实际工程问题的能力。通过学习本书，读者将能够深入理解微波器件的工作原理，掌握微波电路的设计方法，并为进一步深入研究和实际工程应用奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了我对通信世界的一扇新大门！以前总觉得微波工程是那种高深莫测、遥不可及的领域，但这本书用一种极其平易近人的方式，一步一步地引导我走进这个迷人的学科。它没有一开始就堆砌复杂的公式和理论，而是从最基本的一些概念入手，比如电磁波的性质、波导的原理等等，就像是在教一个完全的新手一样。作者的讲解非常生动，常常会引用一些生活中的例子来帮助我们理解那些抽象的概念，比如用涟漪来类比电磁波的传播，用水管来形象地说明波导的作用。而且，书中有很多图示，这些图示都非常清晰、直观，极大地降低了理解难度。我尤其喜欢的是它在讲解每一个概念时，都会紧密联系实际应用，让我能深刻体会到这些理论是如何转化为我们日常生活中看得见摸得着的科技的，比如手机信号的传输、雷达的应用等等。读完前几章，我感觉自己对微波工程不再是“雾里看花”，而是有了初步的轮廓和方向，这让我对接下来的学习充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，既有严谨的学术性，又不乏生动的趣味性。作者在讲解一些枯燥的理论知识时，会穿插一些生动形象的比喻，或者讲一些与微波工程发展相关的历史故事，让我在学习的过程中不至于感到乏味。他对于一些关键概念的阐述，往往能够一针见血，抓住问题的本质。这本书给我最大的感受是，作者对微波工程有着深厚的理解和热爱，这种热情能够感染读者，激发我们对这个学科的兴趣。书中一些章节的讨论，甚至让我产生了一些新的思考，感觉自己不仅仅是在被动地接收知识，而是在主动地参与到学习的过程中。阅读这本书的过程，更像是一次愉快的智力探索之旅，我不仅学到了知识，也享受到了思考的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论的深度和广度上都做得非常出色，而且更难得的是，它并没有牺牲掉可读性。我之前接触过一些相关的书籍，很多都直接跳到了复杂的数学推导和专业术语，看得人头晕眼花，最终总是半途而废。但这本书的作者显然非常有经验，他循序渐进地引导读者，从基础的麦克斯韦方程组入手，然后逐步深入到各种传输线理论、阻抗匹配、散射参数等等。最让我印象深刻的是，在讲解一些关键理论时，作者会花大量的篇幅去解释“为什么”，而不仅仅是“是什么”。他会从物理意义上剖析公式的由来，帮助我们理解每一个变量代表的含义，这样我们才能真正地掌握这些知识，而不是死记硬背。书中还包含了大量的实例分析，这些实例都非常贴近实际工程问题，通过这些实例，我能够将书本上的理论知识与实际应用联系起来，学到了很多在实验室环境中难以获得的宝贵经验。这本书的章节编排也非常合理，逻辑性很强，读起来非常顺畅，感觉就像在听一位经验丰富的老师娓娓道来。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的惊喜是它对于实际工程问题的处理方式。它不仅仅是停留在理论层面，而是真正地把我们带入了实际的微波器件设计和分析的场景中。书中有很多关于滤波器、放大器、耦合器等常见微波器件的设计流程和关键参数讲解，这些内容对于我这种希望将理论应用于实践的人来说，简直是如获至宝。它会详细地讲解如何根据系统需求来选择合适的器件，如何在设计过程中考虑各种损耗和失配，以及如何通过仿真工具来验证设计结果。而且，书中还提供了一些非常实用的设计技巧和经验总结，这些都是在课堂上很难学到的。作者在讲解过程中，并没有回避工程中的一些“脏活累活”，而是坦诚地展示了实际设计中会遇到的各种挑战和权衡，这反而让我觉得这本书更加真实可信。读完之后，我感觉自己已经掌握了一些初步的设计能力，可以尝试着去理解一些实际的工程项目了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的论述方式非常严谨，逻辑性极强，而且覆盖的面非常广。它不仅仅局限于微波工程的某个细分领域，而是对整个微波系统进行了全面的梳理。从电磁波的产生、传播，到各种微波器件的工作原理，再到微波系统的整体设计和测试，几乎涵盖了微波工程的各个重要环节。我尤其欣赏的是它在讲解一些复杂概念时，能够保持高度的严谨性，同时又不失清晰。每一个推导过程都写得非常详细，每一个结论都经过了充分的论证。虽然有时候需要花费一些时间去理解其中的数学细节，但当你真正弄懂之后，会有一种豁然开朗的感觉。书中还涉及了一些前沿的微波技术，让我能够对这个领域的发展趋势有一个初步的认识。总而言之，这是一本非常全面、深入的微波工程参考书，适合那些想要系统性地学习和掌握微波工程知识的读者。