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0 绪论1

0.1 什么是微波1

0.2 微波何以成为一个独立的学科1

0.3 微波的应用2

0.4 微波技术的内容及研究的方法6

思考题6

1 传输线理论7

1.1 引言7

1.2 传输线方程及其解8

1.2.1 双导体传输线8

1.2.2 电报方程的解9

1.3 无损耗线上的行波与驻波驻波比与反射系数11

1.3.1 行波11

1.3.2 驻波12

1.3.3 驻波比与反射系数13

1.3.4 无损耗线上任一点的输入阻抗14

1.4 不同负载时传输线的工作状态14

1.4.1 匹配工作状态15

1.4.2 短路线15

1.4.3 开路线16

1.4.4 纯阻性负载传输线17

1.4.5 阻抗负载传输线18

1.5 圆图及其应用19

1.5.1 圆图的构成19

1.5.2 阻抗圆图的特点21

1.5.3 导纳圆图23

1.5.4 圆图应用举例24

1.6 有耗传输线30

1.6.1 有耗线的特性参数30

1.6.2 有耗线上电压与电流的分布31

1.6.3 有耗线的圆图32

1.6.4 传输线效率的计算33

1.7 非均匀分布参量传输线34

习题37

2 微波传输线40

2.1 导行波系统的场方程40

2.2 矩形波导43

2.2.1 分离变量法43

2.2.2 矩形波导的传输特性46

2.3 矩形波导的TE10波48

2.3.1 场结构48

2.3.2 壁面电流50

2.3.3 传输功率与功率容量51

2.3.4 波导的损耗与衰减52

2.3.5 矩形波导尺寸的选择54

2.4 圆波导54

2.4.1 场方程55

2.4.2 圆波导的传输特性58

2.4.3 圆波导的三个主要模式59

2.5 同轴线60

2.5.1 TEM波61

2.5.2 TM波和TE波62

2.5.3 传输功率和损耗63

2.5.4 同轴线尺寸的选择63

2.6 其它形式的微波传输线64

2.6.1 脊形波导64

2.6.2 加鳍波导65

2.6.3 介质波导66

2.7 波的激励与耦合67

2.7.1 电激励67

2.7.2 磁激励68

2.7.3 孔、缝激励68

2.8 光波导68

2.8.1 光纤的类型69

2.8.2 光纤的主要参量70

2.8.3 光纤通信71

习题71

3 微波谐振腔74

3.1 谐振回路的基本性质74

3.1.1 谐振回路中的储能74

3.1.2 品质因数与谐振频率75

3.1.3 有载品质因数QL76

3.2 微波谐振器的基本参数76

3.2.1 谐振波长λ077

3.2.2 微波谐振腔的品质因数77

3.3 矩形金属谐振腔79

3.3.1 矩形谐振腔中的振荡模79

3.3.2 矩形谐振腔的谐振波长λ080

3.3.3 矩形谐振腔的主模TE10180

3.4 圆柱形谐振腔82

3.4.1 圆柱形谐振腔的电磁场方程82

3.4.2 圆柱形谐振腔的谐振波长及空载品质因数83

3.4.3 圆柱形谐振腔常用的几种振荡模84

3.4.4 圆柱形谐振腔的模式图86

3.5 同轴谐振腔87

3.6 介质谐振腔88

3.7 谐振腔的等效电路及腔的激励与耦合90

3.7.1 谐振腔的等效电路90

3.7.2 耦合谐振腔的等效电路及其参量91

3.8 谐振腔的微扰93

习题94

4 微波网络基础96

4.1 引言96

4.2 波导等效为双线96

4.2.1 等效的基础97

4.2.2 矩形波导TE10波的等效阻抗Ze97

4.2.3 电压、电流和阻抗的归一化98

4.3 微波网络的主要特点100

4.4 微波网络参量101

4.4.1 阻抗参量Z101

4.4.2 导纳参量Y102

4.4.3 转移参量A103

4.4.4 散射参量S105

4.4.5 传输参量T107

4.4.6 双端口网络各种矩阵间的关系108

4.5 网络参量的本征方程、本征值和本征矢110

4.6 基本电路单元网络参量113

4.7 双端口网络的工作特性参量114

习题117

5 微波元件120

5.1 全匹配负载120

5.2 电抗元件120

5.2.1 膜片120

5.2.2 调谐螺钉121

5.2.3 短路活塞122

5.3 连接元件123

5.4 分支元件123

5.4.1 E面分支124

5.4.2 H面分支124

5.4.3 双T分支及魔T125

5.5 衰减器128

5.5.1 吸收式衰减器128

5.5.2 旋转式极化衰减器128

5.5.3 过极限衰减器129

5.6 波型与极化的变换130

5.6.1 方-圆变换器130

5.6.2 线-圆极化变换器131

5.6.3 极化复用与极化分离器131

5.7 定向耦合器132

5.7.1 定向耦合器的技术指标132

5.7.2 双孔定向耦合器133

5.7.3 单孔定向耦合器134

5.7.4 双十字槽孔定向耦合器135

5.8 微波铁氧体元件137

5.8.1 场移式隔离器137

5.8.2 Y型结环行器139

习题140

6 微带传输线142

6.1 带状线142

6.1.1 带状线的特性阻抗143

6.1.2 带状线的损耗与衰减145

6.1.3 带状线的功率容量146

6.1.4 带状线尺寸的选择146

6.2 微带线147

6.2.1 微带线中的模式147

6.2.2 微带线的特性阻抗Zc和相速vp148

6.2.3 微带线的损耗152

6.3 耦合线155

6.3.1 耦合带状线155

6.3.2 耦合微带线159

6.4 微带元件164

6.4.1 短路与开路微带线的等效电路164

6.4.2 串联电感和并联电容的实现165

6.4.3 微带线中的不连续性167

6.5 微带功分器169

6.6 微带线定向耦合器172

6.7 微带线环行器176

6.8 微带线谐振器177

习题179

7 微波振荡器180

7.1 反射速调管振荡器180

7.1.1 反射速调管振荡器工作简介180

7.1.2 电子流的速度调制181

7.1.3 电子流的群聚181

7.1.4 激励振荡的相位条件182

7.1.5 反射速调管的调谐183

7.2 磁控管振荡器184

7 3 微波固态振荡器187

7.3.1 体效应管振荡器187

7.3.2 微波晶体管振荡器189

习题196

8 微波测量197

8.1 微波功率测量197

8.1.1 大功率测量——热量计197

8.1.2 小功率测量——热敏电阻式功率计198

8.1.3 热电偶式小功率计199

8.1.4 微波功率的检测与指示200

8.2 驻波系数的测量201

8.2.1 驻波测量线202

8.2.2 直接法203

8.2.3 等指示度法203

8.2.4 反射计法205

8.2.5 晶体检波器的校准205

8.3 波长和频率的测量206

8.3.1 波长的测量206

8.3.2 用谐振式频率计测量频率207

8.4 阻抗测量208

8.4.1 阻抗测量线法208

8.4.2 电桥法209

8.5 微波检测210

习题212

9 微波加热与微波辐射的安全防护213

9.1 微波的热效应及微波加热的特点213

9.2 微波加热设备214

9.3 微波加热在工业上的应用215

9.4 微波在农业和林业上的应用216

9.5 微波在医疗卫生方面的应用216

9.6 微波在工业、科研、医疗方面应用的频率分配(ISM)217

9.7 微波辐射的安全防护218

10 天线220

10.1 概述220

10.2 电流元的辐射221

10.3 对偶原理与磁流元的辐射223

10.3.1 对偶原理223

10.3.2 磁流元的辐射223

10.3.3 小电流环的辐射224

10.4 面元的辐射225

10.5 对称振子的辐射227

10.5.1 对称振子辐射场的计算227

10.5.2 对称振子的方向图228

10.5.3 对称振子的辐射功率与辐射电阻229

10.6 发射天线的基本电参数231

10.6.1 天线的方向图231

10.6.2 天线的方向性系数D232

10.6.3 天线的增益及效率234

10.6.4 天线的输入阻抗235

10.6.5 天线的极化特性238

10.6.6 天线的工作带宽239

10.7 接收天线239

10.7.1 接收天线的有效长度240

10.7.2 接收天线的等效电路及其输出的最大功率240

10.7.3 有效面积Sc241

10.7.4 天线的噪声温度241

10.8 线天线阵242

10.8.1 二元阵242

10.8.2 均匀直线式天线阵245

10.8.3 反射面的影响250

10.9 行波天线260

10.9.1 行波单导线天线260

10.9.2 菱形天线261

10.9.3 螺旋天线262

10.10 引向天线(八木天线)264

10.10.1 引向天线的工作原理264

10.10.2 对引向天线的分析265

10.10.1 引向天线的设计268

10.11 极宽频带天线271

10.11.1 平面等角螺旋天线271

10.11.2 圆锥等角螺旋天线273

10.11.3 对数周期天线274

10.12 线天线的馈电276

10.12.1 对馈电系统的要求276

10.12.2 馈线的种类及其特性阻抗277

10.12.3 长中波天线的馈电279

10.12.4 短波天线的馈电281

10.12.5 超短波天线的馈电282

10.13 电视发射天线287

10.13.1 对电视发射天线的要求287

10.13.2 十字形旋转场天线287

10.13.3 蝙蝠翼天线289

10.13.4 反射板偶极天线阵290

10.14 面状天线292

10.14.1 面状天线理论的基本问题292

10.14.2 不同口面场分布的辐射场294

10.14.3 喇叭天线304

10.14.4 旋转抛物面天线308

10.14.5 卡塞格伦天线319

10.14.6 高效率馈源322

10.15 缝隙天线与微带天线326

10.15.1 理想缝隙天线326

10.15.2 矩形波导缝隙天线328

10.15.3 波导缝隙天线阵330

10.15.4 微带天线332

习题339

11 无线电波传播345

11.1 引言345

11.2 长波、中波的地面波传播345

11.2.1 传播机理345

11.2.2 地面的电参数346

11.2.3 电波在自由空间的衰减346

11.2.4 地面波场强的计算348

11.3 短波的电离层传播351

11.3.1 电离层简介352

11.3.2 电离层的电参量353

11.3.3 电波从电离层反射的条件354

11.3.4 电离层探测与频高图355

11.3.5 电离层对电波的吸收与最低可用频率356

11.3.6 短波的衰落特性357

11.3.7 短波的频率预测358

11.4 超短波的空间波传播366

11.4.1 视距366

11.4.2 光滑平地面场强的计算367

11.4.3 球形地面场强的计算368

11.4.4 夫涅尔区与夫涅尔半径374

11.4.5 雷利准则与传播余隙376

11.4.6 山峰绕射378

11.5 地面移动通信中的电波传播379

11.5.1 陆上移动无线电通信网简介380

11.5.2 移动通信中电波传播的特点380

11.6 微波通信中的电波传播381

11.6.1 地形对微波传播的影响381

11.6.2 大气对微波传播的影响383

11.6.3 传播余隙的选取384

11.6.4 微波通信中的衰落与抗衰落384

习题388

附录1 同轴线参数表390

附录2 波导参数表392

附录3 常用导体材料的特性394

附录4 常用介质基片材料的高频特性395

附录5 微带线常用导体材料的特性395

参考资料396