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内容简介

《微波技术（第二版）》以场、路及物理诠释相结合的方法系统阐述微波技术理论及其应用，包括导波理论及其在各种微波传输线中的应用，传输线理论及其在长线和微波网络中的应用，并从理论分析和物理解释两方面剖析各种微波谐振器、微波元件和微波无源器件的结构机理、工作原理和分析设计方法。

目录

目录
前言
符号表
绪论 1
0.1 微波技术的特点 1
0.2 微波特性与应用 3
0.3 本书内容及体系 6
第1章 导行波分析方法 7
1.1 引言 7
1.2 麦克斯韦方程组边界条件波动方程 9
1.3 导行波的场解法 14
1.4 导行波按纵向场分类及一般传输特性 18
习题 24
第2章 微波传输线 25
2.1 微波规则波导 25
2.2 微波集成传输线 62
2.3 微波传输线中波的激励耦合模式转换 72
习题二 77
第3章 传输线理论 79
3.1 引言 79
3.2 传输线等效模型 79
3.3 传输线方程及其解 80
3.4 传输线特性参量分布参量 82
3.5 无耗线工作状态分析 87
3.6 圆图 98
3.7 阻抗匹配 108
习题三 118
第4章 微波网络基础 123
4.1 引言 123
4.2 导波系统中均匀区域的等效 123
4.3 导波系统中不均匀区域的等效 128
4.4 微波网络参量 129
习题四 146
第5章 微波谐振器 149
5.1 引言 149
5.2 微波谐振器的基本参量 150
5.3 金属波导谐振腔 154
5.4 传输线谐振器 161
5.5 介质谐振器 165
5.6 谐振器的微扰原理 166
5.7 谐振器的激励与模式选择 167
5.8 谐振器与外电路的耦合等效电路及耦合参量 169
习题五 175
第6章 常用微波元件 177
6.1 引言 177
6.2 微波电阻性元件 177
6.3 微波电抗性元件 181
6.4 微波连接元件 187
6.5 拐角与分支 190
6.6 微波移相器 201
6.7 极化变换器 204
6.8 阻抗调配器 205
6.9 阻抗变换器 207
习题六 215
第7章 微波无源器件 218
7.1 微波功分器与定向耦合器 218
7.2 微波滤波器 254
7.3 双工器 281
7.4 微波铁氧体器件 284
习题七 295
参考文献 299
附录 301
附录A 磁流和磁偶极子等效磁流概念 301
附录B 电壁与磁壁 302
附录C 洛伦兹互易定理 303
附录D 证明无耗网络满足[S]T[S]*=[1] 305
附录E 矩形波导规格表 306
附录F 同轴线规格表 308
附录G 双导体传输线分布参数及特性阻抗 309
附录H 二端口网络参量换算 310
附录I 简单二端口网络[A]和[A]矩阵 311
附录J 材料特性 312
附录K 数学公式 313
附录L 阶梯过渡参数 315
附录M 证明旋转式介质片移相器的相移量△ψ=2θ 318
附录N 微波网络[S]参量的 阻抗法”实验测定方法 320
索引 322

精彩书摘

绪　　论
０．１　微波技术的特点
“微波技术”与其他电类课程一样是研究某一指定频段信号在其传输系统中的工作状态；研究对信号幅度、相位、频率等参量的控制、选择和测量方法；研究对系统器件的分析与综合等。从电参量的角度看，它们都应涉及到功率、频率、电压、电流、电阻、电抗等，只因“微波技术”所研究的信号频段（３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚ）远高于电路、模电、数电中所讨论的直流、低频、高频信号频段（０Ｈｚ～几百ＭＨｚ）（见图０�玻彼�示的电磁波频谱），这种频率上的量变引起了传输线从低频集总参数到微波分布参数的质变（见表０�玻钡姆治龊退得鳎�。相应地，描述低频电路的基本物理量电压和电流在微波系统中已失去物理意义，原本在集总参数电路中成熟的欧姆定律、克希霍夫电压、电流定律等需在新的分布参数电路条件下加以演变才能得以应用。
另一方面，当传输线几何尺寸小于或接近于所传输信号波长时，该传输线对其所传输的信号将产生电磁辐射，从而使电信号的传输问题本质上变成了电磁波的传播问题，相应地，所用传输线也将随频率的升高而从低频段的单导线回路逐渐演变为双导线、同轴线、波导等导波系统，统称为微波传输线。需借助于电磁场理论分析微波信号在导波系统中的传输特性，同时需采用化整为零的方法将成熟的电路理论运用于微波传输线中任一微分段上（视该微分段为集总参数电路系统）以建立沿线电压、电流所满足的微分方程，进而解微分方程获取本质上属于分布参数特性的微波传输线中沿线电压、电流的变化规律。
因此，“微波技术”是“场”与“路”两种技术的结合。
微波传输线的分布参数特性决定了它在微波电路系统中不仅是传输信号功率的载体，也是构成各类微波元器件的主体。事实上，对不同微波传输线采取折、弯、分支，或开孔、槽、缝，或插入介质膜片、金属膜片、销钉、螺钉等手段可实现衰减、移相、变极化、功分、耦合、滤波等功能。因此，微波传输线是构成整个微波系统的核心和基础。

０．２　微波特性与应用

微波在电磁波频谱中其低频端与“超短波”相连接而其高频端与“远红外”毗邻，对不同媒质（）具有不同的反射和透射特性，使其在雷达、地质地矿和射电天文等领域中可应用于探测，在工业中可应用于无污染加热和产品检测等，在日常生活中可应用于无油烟食物烹饪和无线通信，以及在医学领域可应用于病理诊断和微波理疗等。
举几个大家能感悟到的例子：
飞机的导航，利用的是微波的反射特性。地面机场雷达将微波馈源信号能量通过天线聚集成电磁波束发送给目标，同时接收来自目标的反射波，经信号处理后辨认目标，并始终扫描监控着每次航班。天线与雷达导航系统之间的默契配合关系，如同我们人的眼睛与大脑配合盯踪移动目标一样，从这个意义上讲，天线可称为雷达的眼睛。微波对雷达来说就如同光线对人的视力一样重要，雷达一旦失去微波便会丢失目标，翱翔在天空的飞机就如同漫游在荒野的盲人，漆黑一片，无人指路。另一方面，若能驾驭飞机在敌方雷达的视野之外同时又在自家监控雷达的视野之内，则可成功袭击目标。历史上日本偷袭美国珍珠港事件、阿富汗偷袭美国双子楼的９．１１事件，都是高水平的微波专家和超低空飞行家干的事。
微波炉烘、烤、热、焖食物，利用的是微波的透射特性。让微波炉产生的电磁波穿透进入食物内部，使食物的所有分子同时吸收微波能量，转变为焦耳热（犑犮＝σ犈），达到里外同温同熟，原汁原味的目的。为高效利用微波功率同时保护微波炉设备，应使用微波炉专用器皿，切忌直接将锡箔包装食物放入微波炉加热或使用金属器皿，因金属对微波产生全反射，结果，食物获取不到微波能量而微波炉相当于自己在对自己开枪。
在了解微波特性后，人们在享受微波所带来的手机通信方便的同时应尽量避免长时间贴近眼睛，因手机天线的辐射对人体的负面效应与微波炉烘烤食物的道理一样，尽管手机辐射小至安全范围之内，但对娇嫩的眼球而言其累积效应不可不防。因此，微波是一把双刃剑，合理应用才能造福于人类。
利用微波对金属材料的反射特性还可完成对香烟、茶叶、罐头等锡箔包装的整箱缺件检测，见本书６．５节中关于魔Ｔ的应用举例。
现在你也应推知到，航天领域中的深空探测技术一定是同时利用了微波对大气层的透射特性和对航天器的反射特性。另外，你也能理解航天器再入过程中为何会出现通信中断的“黑障效应”，它是航天飞行器以几十马赫（１马赫＝１倍音速）的高速再入大气层过程中与周围空气剧烈摩擦而导致表层材料烛蚀和周围空气电离，形成一个包裹于飞行器表面的非均匀等离子体鞘套，从而对通信电磁波产生强烈吸收和反射的结果。

０．３　本书内容、体系和使用

全书内容共７章，概括为三句话，系统阐述了导波理论及其在规则导波系统场分析中的应用，传输线理论及其对微波系统中均匀区和不均匀区电路的等效和应用，常用微波元器件的分析与综合。
对于系统学习微波技术的读者，可将全书内容分为三部分：
第一部分，导波理论（第１章）及其应用（第２章），用“场”的方法分析微波传输线；第二部分，传输线理论（第３章）及其应用（第４章），用“路”的方法分析微波传输线；第三部分，微波技术的综合应用，包括微波谐振器（第５章），常用微波元件（第６章）和微波无源器件（第７章）。对于已具有微波技术基础的读者，可根据自己的实际需要直接介入所需知识点，学习中若遇难点，可借助于书末页提供的索引查看关联知识点内容。书中所涉及的各参量及其符号和量纲一并列于文前的“符号表”中，以备辨识。
对于单求物理概念理解的读者，可直接参阅各章节中相关概念和公式的“物理诠释”部分。
对于授课内容的取舍，若开设４学分课，可覆盖全部内容。若开设３学分课，可删去７．３，７．４和７．５节，另外，对２．１．３小节和５．５节仅作定性介绍。若开设２．５学分课，可删去２．１．３，５．５，５．６，５．７，７．３，７．４，７．５节，以及７．２．３小节中的小孔耦合理论。在课时分配上，以第１，２，３章为主，因第４章内容学生有相关基础，第５～７章内容是第１～３章内容的应用。应重在概念和基础，概念清楚了才能理解，基础扎实了才能应用。在前三章中又以第１章和第３章为重点，因第２章是用第１章的同一把钥匙开不同形状但锁芯相同的锁。具体课时的分配和讨论深度，需根据不同教师的授课风格和面授学生的素质灵活调整。

前言/序言

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