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雷振亚，明正峰，李磊，谢拥军 著

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• 微波工程
• 微波技术
• 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
• 通信工程
• 电子工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030266309

版次：1

商品编码：12101769

包装：平装

丛书名： 普通高等教育电子通信类特色专业系列规划教材

开本：16开

出版时间：2010-02-01

用纸：胶版纸

页数：440

字数：670000

正文语种：中文

内容简介

　　《微波工程导论》共14章，涵盖微波无源元件、有源电路，天线、微波系统、微波测量，附录给出了微波工程常用数据和材料特性等内容。各部分内容相对独立，概念清晰，并有大量的设计实例，使得读者能够尽快理解基本内容，熟悉微波电路的常见结构、指标，掌握设计方法，方便工程数据查阅。
　　《微波工程导论》可作为电子工程、通信、导航专业的教材，也可供相关专业的科研、工程技术人员参考。
　　《微波工程导论》以常用微波概念和微波电路专题为线索，简明阐述微波电路的基本理论，重点介绍常用微波知识的结论，侧重于工程实际应用。

内页插图

目录

前言

第1章 微波工程介绍
1．1 常用无线电频段
1．2 微波的重要特性
1．2．1 微波的基本特性
1．2．2 微波的主要优点
1．2．3 微波的不利因素
1．3 微波工程中的核心问题
1．3．1 微波铁三角
1．3．2 微波铁三角的内涵
1．4 微波系统举例
1．4．1 微波通信系统
1．4．2 雷达系统
1．5 微波工程基础常识
1．5．1 关于分贝的几个概念
1．5．2 常用微波接头
1．6 微波电路的设计软件

第2章 传输线理论
2．1 集总参数元件的微波特性
2．1．1 金属导线
2．1．2 电阻
2．1．3 电容
2．1．4 电感
2．2 传输线理论
2．2．1 无耗传输线
2．2．2 有耗传输线
2．3 史密斯圆图
2．3．1 阻抗圆图
2．3．2 导纳圆图
2．3．3 等Q圆图
2．3．4 圆图的运用
2．4 微带线理论
2．4．1 传输线类型
2．4．2 微带传输线
2．4．3 LTCC电路
2．5 波导和同轴传输线
2．5．1 渡导
2．5．2 同轴线

第3章 匹配理论
3．1 基本阻抗匹配理论
3．2 微波匹配原理
3．3 集总参数匹配电路
3．3．1 L型匹配电路
3．3．2 T型匹配电路
3．3．3 Л型匹配电路
3．4 微带线型匹配电路
3．4．1 微带线构成电感和电容
3．4．2 微带的非连续性
3．4．3 并联型微带匹配电路
3．4．4 串联型微带匹配电路
3．4．5 渐变线阻抗变换器
3．5 波导和同轴线型匹配电路
3．5．1 波导型匹配电路
3．5．2 同轴线匹配电路
3．6 微波网络参数
3．6．1 模式电压与电流
3．6．2 阻抗概念
3．6．3 网络参数的定义
3．6．4 网络参数的转换
3．7 微波传输线过渡段
3．7．1 平而线到平面线的过渡
3．7．2 非平面线到平面线的过渡
3．7．3 非平面线到非平面线的过渡

第4章 功率衰减器
4．1 功率衰减器的原理
4．1．1 衰减器的技术指标
4．1．2 衰减器的基本构成
4．1．3 衰减器的主要用途
4．2 集总参数衰减器
4．2．1 同阻式集总参数衰减器
4．2．2 异阻式集总参数衰减器
4．2．3 集总参数衰减器设计实例
4．3 分布参数衰减器
4．3．1 同轴型衰减器
4．3．2 波导型衰减器
4．3．3 微带型衰减器
4．3．4 匹配负载
4．4 PIN二极管电调衰减器
4．4．1 PIN二极管
4．4．2 电词衰减器
4．4．3 PIN管限幅器
4．5 步进式衰减器

第5章 功率分配器／合成器
5．1 功率分配器的原理
5．1．1 功率分配器的技术指标
5．1．2 功率分配器的原理
5．2 集总参数功率分配器
5．2．1 等分型功率分配器
5．2．2 比例型功率分配器
5．2．3 集总参数功率分配器的设计方法
5．3 分布参数功率分配器
5．3．1 T型结功率分配器
5．3．2 威尔金森微带分配器

第6章 定向耦合器
6．1 定向耦合器的原理
6．1．1 定向耦合器的技术指标
6．1．2 定向耦合器的原理
6．2 集总参数定向耦合器
6．2．1 集总参数定向耦合器设计方法
6．2．2 集总参数定向耦合器设计实例
6．3 微带定向耦合器
6．3．1 平行耦合线耦合器基本原理
6．3．2 平行耦合线耦合器设计方法
6．3．3 平行耦合线耦合器设计实例
6．4 分支线型定向耦合器
6．4．1 分支线型定向耦合器原理'
6．4．2 分支线型定向耦合器设计
6．4．3 分支线型定向耦合器的设计数据
6．5 环行桥定向耦合器
6．6 Lange耦合器
6．7 倍兹孔定向耦合器

第7章 射频／微波滤波器
7．1 滤波器的基本原理
7．1．1 滤波器的指标
7．1．2 滤波器原理
7．1．3 滤波器的低通原型
7．1．4 滤波器的设计方法
7．1．5 滤波器低通原型的实现方法
7．1．6 滤波器的四种频率变换
7．1．7 对偶定理在滤波器设计中的应用
7．1．8 滤波器的微波实现
7．2 集总参数滤波器
7．2．1 集总元件低通滤波器
7．2．2 集总元件带通滤波器
7．3 各种微带线滤波器
7．3．1 低通滤波器
7．3．2 带通滤波器
7．3．3 高通滤波器
7．3．4 带阻滤波器
7．4 微带线滤波器新技术
7．4．1 交叉耦合技术
7．4．2 滤渡器的小型化
7．4．3 新材料的应用
7．4．4 低温共烧陶瓷
7．4．5 压电换能器控制电路
7．5 多工器技术
……

第8章 放大器设计
第9章 微波振荡器
第10章 频率合成器
第11章 其他常用微波电路
第12章 射频／微波天线
第13章 射频／微波系统
第14章 微波测量

参考文献
附录

前言/序言

　　射频／微波工程是当今电子工程领域内非常活跃的一个分支。通信系统和雷达系统这两类微波工程的经典应用日新月异，导航、空间、电子对抗、GPS、3G、RFID、交通管理、安全防护等各类新兴无线系统琳琅满目，层出不穷。如何使学生尽快掌握微波工程的实际内涵，便于尽快适应研发生产工作是我们经常思考的问题；如何能够综合掌握已学过的多门专业基础课程，从容面对职场选择并展现才能更是同学们的困惑与迷茫。希望本书的内容能起到抛砖引玉的作用，引导读者尽快进入射频／微波工程领域。
　　微波给人们的印象是抽象的概念和烦琐的公式。麦克斯韦（Maxwell）方程是射频／微波的基本理论，麦克斯韦方程的求解或数值计算是解决射频／微波电路的基本方法。但是，工程中能够严格求解的问题是十分有限的。尤其是有源器件、材料、结构和工艺特性，在实际中无法严格把握，难以体现在计算过程中。解决工程问题的有效方法是微波网络方法，散射参数Js概念清晰，不追究电路内部的电磁场结构，利用等效电路对波能量的传输和反射概念，能够方便地进行电路设计和调试。任何射频／微波电路的本质仍然是能量的传输或变换。因此，在射频／微波工程实际中，通过正确的概念引导、利用成熟的结论、明白电路的技术指标、掌握设计调试的方法及实现各个电路单元的功能，就可具备承担微波工程的能力。
　　随着半导体技术的发展，MMIC已大量地进入工程使用阶段。在元器件体积足够小的情况下，射频／微波概念可以适当淡化，像模拟电路一样进行电路设计，选择合适的芯片，合理布局电路，且使用微波印制板，设计MMIC的偏置电路，在射频／微波引线端口考虑特性阻抗和匹配。微波材料主要是高介电常数、低损耗的介质，高介电常数介质的使用，可以缩小微带电路的结构尺寸。
　　本书以射频／微波系统中的常用电路来安排章节结构，介绍各种电路的概念和设计方法。全书共14章。第1章微波工程介绍，第2章传输线理论，第3章匹配理论，第4章功率衰减器，第5章功率分配器／合成器，第6章定向耦合器，第7章射频／微波滤波器，第8章放大器设计，第9章微波振荡器，第10章频率合成器，第11章其他常用微波电路，第12章射频／微波天线，第13章射频／微波系统，第14章微波测量。附录给出回波损耗、功率电平、衰减器计算、LTCC材料和电路拓扑、各类微波材料特性等内容。每章内容的安排思路是：给出电路指标定义，直接引用公式推导结论，交代清楚物理概念，通过大量实例说明设计过程，强调电路设计和调试中的要领。希望读者把这些设计实例读懂，重复一遍，推广使用。这样，就能掌握微波电路及系统知识，为射频／微波工作打下良好的工程基础。每章的最后都给出一些现代微波工程实例，以扩充知识面。
　　本书的读者对象是电子、通信类专业的学生或工程技术人员。对于掌握了电磁场与微波技术理论系列课程的读者，通过本书可以快速进入工程领域，掌握设计射频／微波电路的基本要领。对于电子相关专业的读者，通过本书可以快速跨入射频／微波技术行列，学习射频／微波工程的基础理论和工程技术，也可以通过本书配合微波设计软件使用和实验系统教学，为从事相关专业的研发生产工作打下良好的基础。
　　作者感谢西安电子科技大学微波研究所的研究生胡海鹏、王俊鹏、徐银芳、盛琼年等为本书所做的大量具体工作，感谢西安电子科技大学国家电工电子教学基地、电子工程学院、天线与微波国防重点实验室的有关领导和同事给予的热情鼓励和大力支持。
　　本书的内容安排是个尝试性的工作。由于作者水平有限，书中难免存在不妥之处，敬望各位同行和读者提出宝贵意见，作者诚恳接受，并将在后续版本中采纳。

《电磁场与波动理论基础》 内容概要 本书旨在为读者构建坚实的电磁场与波动理论基础，为深入理解更广泛的工程应用，如微波工程、通信系统、天线理论、光学等领域打下必要的基础。全书内容循序渐进，从最基本的物理概念出发，逐步引入数学工具，并最终探讨电磁波的传播和相互作用。我们将严格遵循物理学原理，以清晰的逻辑和严谨的推导，引导读者理解这个神奇而又至关重要的物理世界。 第一部分：静电场 本部分将深入探讨静电场的概念、性质和应用。 电荷与库仑定律： 我们将从最基本的电荷概念入手，理解电荷的性质（正电荷、负电荷、电荷守恒定律）以及点电荷之间的相互作用力。通过库仑定律，我们将学习如何计算任意两个点电荷之间的作用力，并为后续的电场分析奠定基础。 电场强度： 引入电场强度（E）的概念，它是描述空间中某点电场对检验电荷作用力的物理量。我们将学习如何计算由单个电荷、一组电荷以及连续电荷分布产生的电场强度。这包括了点电荷、线电荷、面电荷和体电荷分布的电场计算。 电势与电势能： 探讨电势（V）的概念，它是描述空间中某点电场势能的物理量。我们将学习电势与电场强度之间的关系（E = -∇V），以及如何通过电势计算电荷在电场中移动时所做的功和电势能的变化。 高斯定律： 高斯定律是电磁场理论中的核心定律之一，它描述了电场强度通量与所包围电荷之间的关系。我们将学习如何运用高斯定律来简化某些具有高度对称性的电荷分布产生的电场计算，例如球对称、柱对称和面对称电荷分布。 散度定理与旋度定理（用于静电场）： 在此阶段，我们将初步接触到描述场量的散度（∇·E）和旋度（∇×E）的概念。通过散度定理，我们能更深刻地理解高斯定律的物理意义；而对于静电场，其旋度恒为零，这揭示了静电场的保守性。 电介质： 介绍电介质的性质，包括极化现象（电偶极矩、诱导极化、取向极化）以及介电常数、电容率等概念。我们将分析电介质在电场中的行为，以及它们如何影响电场和电容。 第二部分：稳恒磁场 本部分将聚焦于稳恒磁场的产生、性质和相关定律。 电流与安培定律： 从稳恒电流（恒定流动的电荷）的概念开始，理解电流的产生源头。引入安培定律，它描述了稳恒电流在其周围产生的磁场强度（H）的关系。我们将学习如何计算由直线电流、环形电流、螺线管电流以及任意形状电流产生的磁场。 磁感应强度： 定义磁感应强度（B），它是描述磁场强弱和方向的物理量，并与磁场强度（H）通过磁导率（μ）相关联（B = μH）。我们将学习如何计算不同电流分布产生的磁感应强度。 磁场中的力： 探讨载流导线在磁场中受到的洛伦兹力，以及运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力（F = q(E + v×B)）。这将是理解电磁相互作用和电磁器件工作原理的关键。 磁矢势： 引入磁矢势（A）的概念，它是一种辅助性的数学工具，用于简化磁场的计算。我们将学习磁矢势与磁感应强度的关系（B = ∇×A），以及如何通过磁矢势来计算磁场。 散度定理与旋度定理（用于稳恒磁场）： 再次探讨散度与旋度定理。对于稳恒磁场，磁感应强度的散度恒为零（∇·B = 0），这表明磁感线总是闭合的，没有磁单极子。我们将学习安培定律的旋度形式（∇×H = J，其中J是电流密度），它描述了电流如何产生磁场。 磁介质： 介绍磁介质的性质，包括磁化强度、磁导率、磁化强度（M）、抗磁性、顺磁性和铁磁性等。分析磁介质在磁场中的行为，以及它们如何影响磁场的分布。 第三部分：电磁感应 本部分将深入研究变化的电磁场，以及它们之间的相互作用。 法拉第电磁感应定律： 这是本部分的核心内容。法拉第定律描述了穿过闭合回路的磁通量变化会产生感应电动势。我们将学习如何计算感应电动势，并理解其方向（楞次定律）。 自感与互感： 介绍自感（L）和互感（M）的概念。自感是指线圈自身电流变化产生的感应电动势；互感是指一个线圈的电流变化在另一个线圈中产生的感应电动势。我们将学习如何计算电感参数，以及它们在电路中的作用。 麦克斯韦方程组（微分形式）： 麦克斯韦方程组是描述电磁场行为的完整方程组。在本部分，我们将重点介绍其微分形式，包括： 高斯定律： ∇·E = ρ/ε₀ (自由空间中) 磁场的散度定理： ∇·B = 0 法拉第电磁感应定律： ∇×E = -∂B/∂t 安培-麦克斯韦定律： ∇×H = J + ∂D/∂t 我们将详细解析每个方程的物理意义，理解它们如何统一了电场、磁场、电荷和电流之间的关系。 位移电流： 解释位移电流的概念，这是麦克斯韦在安培定律中引入的修正项，它描述了变化的电场也能产生磁场。位移电流的存在是电磁波得以产生的关键。 第四部分：电磁波 本部分将基于麦克斯韦方程组，推导并分析电磁波的产生、传播和特性。 电磁波的产生： 理解电磁波是如何由加速运动的电荷产生的，以及变化的电场和磁场是如何相互激发、不断传播的。 均匀介质中的平面电磁波： 推导均匀、无源、各向同性介质中的平面电磁波的波动方程。我们将分析电磁波的横波特性（E和B垂直于传播方向），以及电场、磁场和传播方向之间的关系（E、H、k形成右手螺旋）。 电磁波的特性： 速度： 计算电磁波在不同介质中的传播速度，以及它与介质的电导率、介电常数和磁导率的关系（c = 1/√(εμ)）。 波阻抗： 定义介质的波阻抗（η），它是电场强度与磁场强度之比，反映了介质对电磁波的“阻碍”程度。 能量密度与能流密度： 学习如何计算电磁场中的能量密度和坡印廷矢量（S），坡印廷矢量描述了电磁波的能量传播方向和功率密度。 边界条件： 分析电磁波在不同介质界面上的反射和折射现象。我们将学习适用于界面上的电磁场边界条件，理解反射系数和透射系数的计算，以及全反射等现象。 电磁波的极化： 介绍线极化、圆极化、椭圆极化等电磁波的极化状态，以及它们是如何产生的和如何测量的。 教学方法与特色 本书在讲解过程中，注重理论与实际的结合。每章都配有丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识，并锻炼解决实际问题的能力。我们还将适当地引入一些简化的数值计算方法，让读者对理论在实践中的应用有一个初步的认识。书中避免使用过于晦涩的数学推导，而是力求用清晰易懂的语言来解释复杂的物理概念。通过本书的学习，读者将能够： 深刻理解电荷、电流、电场、磁场等基本物理概念。 熟练掌握高斯定律、安培定律、法拉第定律等基本定律。 理解麦克斯韦方程组的物理意义和普适性。 掌握电磁波的产生、传播和基本特性。 为后续学习更高级的电磁学和微波工程理论打下坚实的基础。 本书适合于物理学、电子工程、通信工程、自动化等相关专业的本科生和研究生，以及对电磁场与波动理论感兴趣的广大工程技术人员和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够解释我们周围世界运作方式的书籍情有独钟，而《微波工程导论》恰恰满足了我的这一好奇心。这本书的叙述方式非常独特，它不像传统教科书那样循规蹈矩，而是将微波工程的原理融入到一系列引人入胜的案例分析之中。我特别欣赏作者对于“为什么”的追问，他不仅仅告诉你“是什么”，更深入地解释了“为什么会这样”。例如，在探讨天线设计时，作者并没有直接给出各种天线的参数表，而是从无线通信信号的发射与接收的本质需求出发，一步步推导出不同天线结构的设计理念和性能特点，这种“由果溯因”的讲解方式，让我茅塞顿开。书中还穿插了一些关于微波工程发展史上的关键性突破，比如对微波器件的早期探索，以及后来如何通过材料科学的进步来提升性能，这些故事读起来比任何技术手册都更有趣，也更能激发我的思考。此外，作者在讨论一些复杂概念时，善于运用类比和比喻，将抽象的物理过程变得直观易懂，比如将传输线类比成一条高速公路，将电磁波比作车辆，这样形象的比喻，让我在脑海中构建起清晰的物理模型。总而言之，这本书让我看到了微波工程的实际价值和科学之美，它不仅仅是关于公式和方程，更是关于如何利用科学原理解决现实问题的智慧结晶。

评分☆☆☆☆☆

《微波工程导论》以一种令人耳目一新的方式，打破了我对技术书籍的刻板印象。它更像是一部微波工程的“百科全书”，内容丰富且深入，但又不像传统的学术专著那样枯燥乏味。作者巧妙地将微波领域的方方面面都囊括其中，从基础的电磁场理论，到复杂的电路设计，再到实际的应用系统，几乎无所不包。我尤其赞赏书中对不同研究方向的介绍，比如微波通信、雷达技术、微波遥感等，作者都进行了简明扼要的概述，并指出了各自的核心技术和发展趋势。这让我能够在一个更宏观的视野下，去理解微波工程的广阔前景和多样性。书中对数学公式的处理也非常得体，作者通常会在引入公式后，立即解释其物理意义，并举例说明其应用。这避免了读者被一大堆符号淹没，而是能够将数学工具与实际问题紧密联系起来。我特别喜欢书中关于“陷阱”和“误区”的讨论，作者会提前预警一些常见的错误理解或工程上的挑战，并给出规避建议，这对于初学者来说，简直是“避坑指南”。整本书的行文风格流畅自然，语言生动形象，即使是对于一些比较复杂的技术概念，也能被清晰地阐释清楚。它不仅仅是一本学习材料，更像是一次深刻的行业洞察。

评分☆☆☆☆☆

这本《微波工程导论》给我带来了意想不到的惊喜，它不仅仅是一本技术书籍，更像是一扇通往微波世界的神奇之门。刚拿到这本书时，我抱着学习专业知识的心态，准备迎接那些晦涩难懂的公式和理论。然而，作者以一种极其生动、贴近实际的语言，将微波工程这个看似高深的领域，展现在我眼前。他没有直接堆砌复杂的数学模型，而是从微波在日常生活中的应用切入，比如手机通信、雷达探测、微波炉的工作原理等等，瞬间拉近了读者与书本的距离。我特别喜欢书中对历史发展的梳理，了解了科学家们如何一步步攻克技术难关，最终实现今天我们习以为常的微波技术，这让我在学习理论知识的同时，也感受到了科学探索的魅力和人类智慧的光辉。书中对基础概念的解释尤为到位，那些看似抽象的电磁波传播、阻抗匹配等概念，在作者的笔下变得具象化，我甚至能想象出电磁波在不同介质中穿梭的场景。而且，作者非常注重图文并茂，大量的示意图、实际应用的照片，让枯燥的技术原理变得鲜活起来，更容易理解和记忆。对于初学者来说，这本书绝对是打下坚实基础的绝佳选择，它既有深度又不失广度，让我对微波工程这个领域产生了浓厚的兴趣，并渴望进一步探索其奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它不是一本“速成”手册，而更像是一位经验丰富的工程师，坐在你对面，耐心而深入地讲解着他的领域。作者在书中非常注重理论与实践的结合，他花了大量的篇幅去剖析实际工程中的各种问题和挑战，并给出了切实可行的解决方案。我尤其印象深刻的是关于微波测量部分的讲解，作者详细介绍了各种测量仪器的原理、使用方法以及注意事项，并结合具体的实验场景，指导读者如何准确地获取数据和分析结果。这对于我这样希望将理论知识转化为实践技能的人来说，是极其宝贵的。书中对于各种微波器件的介绍也非常详尽，从最基础的电阻、电容、电感，到更复杂的晶体管、二极管，再到波导、腔体等，作者都逐一进行了深入的剖析，并解释了它们在微波电路中的具体作用和设计考量。让我感到欣慰的是，作者在讲解过程中，始终保持着一种严谨的态度，对每一个细节都力求清晰准确，同时又避免了不必要的冗余。这本书的章节安排也十分合理，循序渐进，让读者能够逐步深入，而不会感到 overwhelmed。阅读这本书的过程，就像是在进行一次系统性的工程训练，我不仅学到了知识，更学会了如何去思考、去分析、去解决问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的独特之处在于，它不仅仅满足于介绍“是什么”，更致力于解释“为什么”和“如何做”。作者在书中展现了他对微波工程深厚的理解和丰富的实践经验，将这些宝贵的财富以一种易于接受的方式传递给读者。我非常欣赏书中对“系统性思维”的强调，作者始终提醒读者，微波工程是一个高度集成的系统，各个部分之间相互影响，需要从整体的角度去设计和优化。例如，在讨论滤波器设计时，作者会详细分析滤波器参数如何影响整个通信系统的性能，以及如何在设计中进行权衡。书中还涉及了大量的工程实例，从基础的微波电路元件到复杂的雷达系统，作者都进行了细致的分析，并讲解了背后的设计原理和工程考量。这些实例让我能够将书本上的理论知识与实际应用场景联系起来，更好地理解微波工程在现实世界中的重要作用。我尤其喜欢书中对于“创新”和“发展”的探讨，作者会分享一些前沿的研究动态和未来发展方向，这让我感到振奋，并对微波工程的未来充满了期待。总而言之，这本书不仅仅是关于知识的传授，更是关于一种工程思维方式的培养，它让我从一个门外汉，逐渐成长为一个对微波工程有更深入认识和理解的人。