微波技术与微波器件/高等学校电子信息类专业系列教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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栾秀珍，王钟葆，傅世强，房少军 著

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• 射频电路
• 电磁场与电磁波
• 微波电路
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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302464174

版次：1

商品编码：12131135

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：342

内容简介

本书系统论述了微波技术与微波器件的基本理论及应用。本书共分10章，分别介绍了各种形式的微波传输线、基本微波元件、微波谐振腔、微波网络基础、微波定向耦合器和微波铁氧体器件，阻抗匹配电路、阻抗变换器、微波功率分配器和微波滤波器的设计方法，微波功率、频率、驻波比、波导波长、阻抗和衰减的测量方法，以及定向耦合器特性的测量方法等。
本书内容丰富，包含了微波技术的主要基础理论知识和主要微波无源器件的设计理论和方法，并对专业技术词汇进行了英文标注，较全面地给读者提供必要的知识，适合作为高等学校本科电子信息工程、通信工程、电子科学与技术和微波技术等专业学生的教材或参考书。书中含有微波器件设计所需的设计公式及图表等，因此本书也可供从事微波/射频等相关工作的科研及工程技术人员参考。

目录

前言Ⅴ
第0章绪论
0.1微波的基本概念
0.2微波的特点
0.3微波技术的发展与应用
0.3.1微波技术的发展
0.3.2微波技术的应用
0.4微波电路的CAD软件
第1章微波传输线理论
1.1微波传输线的基本概念
1.1.1微波传输线的分类
1.1.2微波传输线的分析方法
1.2长线理论
1.2.1基本概念
1.2.2传输线方程及其解
1.3传输线的特性参数和状态参量
1.3.1传输线的特性参数
1.3.2状态参量
1.4无耗传输线的工作状态
1.4.1匹配状态
1.4.2全反射状态
1.4.3部分反射状态
1.5圆图
1.5.1阻抗圆图
1.5.2导纳圆图
1.5.3阻抗与导纳在圆图上的换算
1.5.4圆图的应用举例
1.6阻抗匹配
1.6.1阻抗匹配的概念
1.6.2负载阻抗匹配的方法
1.7传输线理论的适用范围
习题
第2章各种形式的微波传输线
2.1概论
2.2平行双线
2.3同轴线
2.3.1同轴线中的TEM模
2.3.2同轴线中的高次模
2.3.3功率容量与损耗
2.3.4同轴线尺寸的选择
2.4矩形波导
2.4.1矩形波导的结构与场分布
2.4.2矩形波导的基本特性参数
2.5圆形波导
2.5.1圆形波导的传输特性
2.5.2圆形波导中的三个主要模式及其应用
2.6介质波导
2.7微带线
2.7.1微带线的结构
2.7.2微带线中的工作模式
2.7.3微带线的特性阻抗
2.8平行耦合微带线
2.8.1概述
2.8.2奇偶模参量法
2.8.3用奇偶模参量法求平行耦合微带线的特性参量
2.8.4平行耦合微带线节
2.9共面波导和基片集成波导
2.9.1共面波导
2.9.2基片集成波导
2.10微波传输线中波的激励与模式转换
2.10.1激励器
2.10.2模式转换器
习题
第3章基本微波元件和阻抗变换器
3.1概论
3.2微波电阻性元件
3.2.1吸收式衰减器
3.2.2极化衰减器
3.2.3截止式衰减器
3.2.4匹配负载
3.3微波电抗性元件
3.3.1波导不连续性及波导元件的实现方法
3.3.2微带不连续性及微带元件的实现方法
3.4微波移相器
3.5极化变换器
3.6抗流式连接元件
3.7阻抗变换器
习题
第4章微波谐振腔
4.1概论
4.2谐振腔的基本参量
4.3矩形谐振腔
4.4圆柱形谐振腔
4.5同轴谐振腔和微带谐振器
4.5.1同轴谐振腔
4.5.2微带谐振器
4.6谐振腔的调谐、激励与耦合
4.6.1谐振腔的调谐
4.6.2谐振腔的激励与耦合
4.7谐振腔的等效电路和它与外电路的连接
4.8微波谐振腔的应用
4.8.1微波炉
4.8.2波长计
习题
第5章微波网络基础
5.1概论
5.2微波传输线与平行双线传输线间的等效
5.3微波网络参量
5.3.1网络参考面
5.3.2微波网络参量的定义
5.3.3网络参量间的相互关系
5.3.4网络参量的性质
5.3.5常用基本电路单元的网络参量
5.3.6参考面移动时网络参量的变化
5.4二端口网络的组合
5.5微波网络的工作特性参量
习题
第6章定向耦合器和功率分配器
6.1概论
6.2微带定向耦合器
6.2.1微带分支线定向耦合器
6.2.2微带混合环
6.2.3微带平行耦合线定向耦合器
6.3矩形波导定向耦合器
6.3.1矩形波导单孔定向耦合器
6.3.2矩形波导多孔定向耦合器
6.3.3矩形波导十字孔定向耦合器
6.3.4矩形波导匹配双T
6.3.5矩形波导裂缝电桥
6.4功率分配器
6.4.1二路功率分配器
6.4.2多路功率分配器
6.4.3宽带功率分配器
习题
第7章微波滤波器
7.1滤波器的基本知识
7.2低通原型滤波器
7.2.1基本概念
7.2.2最平坦式低通原型滤波器的综合设计
7.2.3切比雪夫式低通原型滤波器的综合设计
7.3频率变换
7.3.1低通原型滤波器与低通滤波器间的频率变换
7.3.2低通原型滤波器与高通滤波器间的频率变换
7.3.3低通原型滤波器与带通滤波器间的频率变换
7.3.4低通原型滤波器与带阻滤波器间的频率变换
7.4变形低通原型及集中参数带通滤波器和带阻滤波器
7.4.1倒置变换器
7.4.2变形低通原型
7.4.3含倒置变换器的集中参数带通滤波器
7.4.4含倒置变换器的集中参数带阻滤波器
7.5滤波器电路的微波实现
7.5.1微波低通滤波器的微波实现
7.5.2微波带通滤波器的微波实现
7.5.3微波带阻滤波器的微波实现
7.5.4元件损耗和不连续性对滤波器性能的影响
7.5.5其他形式微波滤波器的微波实现
7.6多工器
习题
第8章微波铁氧体器件
8.1概论
8.2铁氧体中的张量磁导率
8.3场移式铁氧体隔离器及移相器
8.3.1场移式铁氧体隔离器
8.3.2场移式铁氧体移相器
8.4相移式铁氧体环行器
8.5铁氧体器件的应用
8.5.1在微波通信系统中的应用
8.5.2在雷达系统中的应用
8.5.3在微波测量中的应用
习题
第9章微波测量
9.1微波功率与频率的测量
9.1.1微波功率的测量
9.1.2微波频率的测量
9.2驻波比的测量
9.2.1概论
9.2.2实验仪器描述
9.2.3测量方法
9.3晶体检波器的校准及阻抗测量
9.3.1晶体检波器的校准
9.3.2驻波法测阻抗的基本原理
9.3.3测量方法
9.3.4实验仪器描述
9.3.5实验步骤
9.4衰减测量
9.4.1替代法
9.4.2散射参量法
9.5定向耦合器特性的测量
9.5.1技术指标
9.5.2测试方法
9.5.3实验步骤
附录A常用硬同轴线主要参数表
附录B标准矩形波导主要参数表
附录C习题参考答案
参考文献

前言/序言

随着高校教学改革的不断深入，回归工程教育、培养卓越工程师已经成为工科高校的一个发展趋势，本书正是为顺应这种发展要求而编写的。工程人才的重要任务之一是“设计”，然而，目前市面上见到的微波类教材中很少有涉及“设计”内容的，致使目前在工程中还广泛应用的很多经典而重要的设计理论和方法面临失传的境地，而且新的设计方法和手段也没有得到及时补充。鉴于此，本书在作者原编著的、由北京邮电大学出版社出版的《微波技术》的基础上，通过增加一些与“设计”有关的内容而改编完成。书中含有“设计原理”“设计方法”“设计公式和图表”“设计实例与仿真”“设计类习题”等，从多方面加强对学生设计能力的培养。
学生在学习的过程中经常会有“所学知识有何用”的疑惑，为此，本书在介绍某些重要知识点时会适当介绍一些这些知识的主要应用。另外，器件的设计过程也是理论知识应用的一个过程，对学生加深对基础知识的理解和了解知识的运用方法都有帮助，因此，本书通过一些设计实例介绍所学知识在微波器件设计中的应用，从而使学生认识到学习这些知识的必要性和重要性。本书还提供了相应的设计类习题，通过布置设计类习题让学生亲历设计过程，可以使学生掌握所学知识的运用方法，同时增加学生的学习兴趣和设计成功后的成就感。
微波给人的印象是抽象的概念和烦琐的公式。麦克斯韦方程和网络(电路)理论是解决微波问题的基本方法。然而，工程中能够严格求解的问题是十分有限的，尤其是微波器件的设计问题，并不是简单地通过相关理论就能得到完全满足设计要求的设计结果。通常，器件设计的实际过程是首先根据基本理论给出初步设计结果，然后再通过相关理论和公式进行修正，运用仿真软件进行仿真优化，最后还要进行加工、测试、调整等，最终才能完成设计。因此，介绍微波器件完整的设计过程是非常必要的。本书通过一些设计实例对主要微波器件的设计过程进行了较完整的介绍。
在基本理论体系的基础上，进一步增加一些设计内容是顺理成章的事情。然而，增加了“设计”元素势必要增加教材的内容和篇幅，那么如何解决“学时数少和内容多”的矛盾呢？其实，设计过程就是基础知识的一个应用的过程，教师通过几个例题演示一下整个设计过程即可，其余的内容学生完全可以自行掌握。
鉴于以上所述，作者编著了本书。本书内容丰富，包含了微波技术的基础知识、基本分析理论和主要微波无源器件的设计方法；各章习题有分析和设计两种类型，并有习题答案可供参考；有PPT可供教师使用；还有与实验内容配套的虚拟微波实验软件可供没有条件建设微波实验室的学校选用。由于我们学识有限，经验不足，书中难免有不足之处，殷切地欢迎各位同行和读者提出宝贵意见，谢谢！
本书主要由栾秀珍、王钟葆、傅世强、房少军编著，谭克俊、金红、陈鹏、李婵娟等教师为本书做出了多方面的工作，在此表示衷心的感谢。微波/射频实验室的同学们为该书的例题进行了仿真验证，在此一并表示感谢。
作者2017年4月

《微波工程实践：从理论到应用》 概述 本书是一本深入探讨微波工程原理、技术与实际应用的综合性著作，旨在为电子信息类专业的学生、研究人员以及微波工程领域的从业者提供一套系统、详实且具备高度实践指导意义的学习资源。全书紧密围绕微波工程的核心概念，从基础理论出发，逐步深入到复杂系统的设计、分析与实现，力求在理论深度与工程实践之间取得完美的平衡。本书的编写秉承“理论为基石，实践为导向”的宗旨，通过大量的实例分析、仿真结果展示以及典型电路的设计流程，帮助读者掌握解决实际微波工程问题的能力。 本书特色 理论体系严谨全面： 系统梳理了电磁场与微波传播的基础理论，包括麦克斯韦方程组在微波频段的适用性，传输线理论，S参数的物理意义与应用，阻抗匹配网络的设计，谐振腔的原理与应用，以及各种微波器件（如功分器、耦合器、环形器、隔离器、滤波器、混频器、放大器等）的工作原理。 工程实践导向： 强调理论知识在实际工程设计中的应用，详细介绍了微波电路的版图设计、电磁仿真软件（如ADS、HFSS、CST等）的使用方法与技巧，以及PCB（印刷电路板）的微波设计考虑因素，如层叠设计、信号完整性、串扰分析等。 典型电路设计实例： 包含大量详细的微波电路设计案例，涵盖了从简单的阻抗匹配网络到复杂的微波功率放大器、低噪声放大器、混频器等，每个案例都遵循了从需求分析、理论计算、仿真验证到实际制作与调试的完整流程。 深入剖析关键器件： 对各类重要的微波无源和有源器件进行了深入的分析。例如，在无源器件部分，详细阐述了不同类型功分器（T型、Wilkinson、Lange）的结构、特性与设计方法；在有源器件部分，则重点讲解了双极型晶体管、场效应晶体管以及MMIC（单片微波集成电路）等在微波电路中的应用，包括增益、噪声系数、稳定性的分析与优化。 涵盖前沿技术： 关注了微波工程领域的最新发展动态，如相控阵天线、毫米波与太赫兹技术、微波光子学等，并探讨了这些新兴技术在通信、雷达、医学成像等领域的应用前景。 提供仿真与实验指导： 鼓励读者通过仿真工具来验证理论，通过实际实验来加深理解。书中有大量的仿真截图和仿真结果分析，并提供了实验设计思路与步骤，帮助读者将理论知识转化为动手能力。 内容梗概 第一部分：微波工程基础 本部分旨在为读者建立坚实的微波工程理论基础。 第1章 导论： 介绍微波频段的定义、重要性及其在现代科技中的广泛应用，简要回顾电磁场理论的发展历程，并概述本书的整体结构与学习目标。 第2章 麦克斯韦方程组与电磁波传播： 深入讲解麦克斯韦方程组在微波频段的数学形式与物理意义，阐述平面电磁波的传播特性，包括波阻抗、传播常数、相速度、群速度等概念，并分析不同介质中的电磁波传播特性。 第3章 传输线理论： 详细介绍均匀传输线的电压、电流分布，特性阻抗，传播常数，并推导瞬态响应与稳态响应。重点讲解行波与驻波的概念，电压驻波比（VSWR）的意义，以及反射系数与透射系数的计算。 第4章 S参数与网络分析： 引入S参数的概念，阐述其在微波电路分析中的优势，详细推导S参数的定义、测量方法与基本性质。介绍单端口、双端口网络的S参数模型，并讲解S参数矩阵的运算，如级联、串联、并联网络的S参数计算。 第5章 阻抗匹配： 深入探讨阻抗匹配的重要性，介绍史密斯圆图（Smith Chart）的绘制与使用方法，讲解基于史密斯圆图的阻抗匹配网络设计，包括单节匹配、双节匹配（短路/开路负载）、以及匹配网络设计中的实用技巧，如选择合适的匹配元件。 第6章 谐振腔： 分析各种基本形状的谐振腔（矩形、圆柱形）的谐振模式、品质因数（Q值）以及输入导纳，讲解同轴谐振腔和微带线谐振腔的设计原理，并探讨谐振腔在选频电路中的应用。 第二部分：微波无源器件 本部分聚焦于各类微波无源器件的设计与分析。 第7章 微波功分器与耦合器： 详细介绍T型功分器、Wilkinson功分器、Lange耦合器、90度混合耦合器等典型微波无源器件的工作原理、结构特点、参数分析（如插入损耗、隔离度、功率分配不均）以及设计方法。 第8章 微波滤波器： 讲解滤波器的基本概念，包括通带、阻带、截止频率、插入损耗、回波损耗等。重点介绍多种滤波器的设计技术，如切比雪夫滤波器、巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器等，并分析其在微带线、脊波导等结构上的实现。 第9章 微波开关与衰减器： 介绍PIN二极管、FET（场效应晶体管）等作为开关元件在微波电路中的应用，讲解固态微波开关的电路设计与性能指标。同时，分析固定衰减器和可变衰减器的设计原理与类型。 第10章 微波环形器与隔离器： 深入阐述铁氧体材料的磁滞现象及其在微波器件中的应用，详细讲解环形器和隔离器的基本原理、结构设计、偏置磁场的作用以及性能参数（如隔离度、插入损耗、功率容量）。 第三部分：微波有源器件与电路 本部分侧重于微波有源器件的特性分析与电路设计。 第11章 微波晶体管与放大器： 详细介绍微波领域常用的双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET），分析其高频等效电路模型。讲解单级微波放大器的设计，包括增益、稳定性、噪声系数、输入输出阻抗的分析与优化。介绍多级放大器的级联设计。 第12章 微波功率放大器： 深入研究微波功率放大器的设计，重点关注线性度、效率、功率输出等关键指标。讲解AB类、C类放大器的偏置方式与设计。介绍匹配网络设计对功率输出和效率的影响，以及过载保护措施。 第13章 微波混频器： 讲解混频器的基本原理，包括下变频和上变频。介绍多种类型的混频器，如二极管混频器、FET混频器，并分析其变频损耗、镜像抑制、本振泄漏等关键参数。 第14章 微波振荡器与锁相环： 阐述振荡器的基本条件（巴克豪森判据），介绍微波振荡器的几种典型结构，如LC振荡器、晶体振荡器、以及基于传输线或谐振腔的振荡器。讲解压控振荡器（VCO）和锁相环（PLL）的基本原理及其在频率合成中的应用。 第15章 单片微波集成电路（MMIC）： 介绍MMIC的概念、优势与发展历程。重点讲解MMIC的设计流程，包括芯片布局、版图设计、电磁兼容性考虑等。讨论MMIC在现代微波系统中的重要作用。 第四部分：微波系统与应用 本部分将理论与实践相结合，探讨微波工程在实际系统中的应用。 第16章 微波电路的电磁仿真与版图设计： 详细介绍主流微波EDA（电子设计自动化）软件（如ADS, HFSS）的使用方法，包括建模、激励设置、求解器选择、结果分析等。讲解微带线、带状线等传输线结构在PCB上的实现，以及PCB层叠设计、过孔、接地等对微波性能的影响。 第17章 微波系统集成与测试： 讨论微波系统的构成要素，如信号源、信号处理单元、发射/接收链路等。介绍微波系统的调试方法与测试设备（如矢量网络分析仪、频谱分析仪、信号发生器）的使用。 第18章 天线基础与微波通信系统： 简要介绍天线的基本参数（增益、方向图、极化、带宽）和几种常见的微波天线（如偶极子天线、单极子天线、微带贴片天线）。概述微波通信系统的组成与工作原理，如卫星通信、微波接力通信等。 第19章 雷达系统基础： 介绍雷达系统的基本组成与工作流程，阐述脉冲雷达、连续波雷达的原理，以及雷达方程。探讨多普勒效应在雷达测速与目标识别中的应用。 第20章 新兴微波技术与展望： 展望微波工程领域的未来发展趋势，如毫米波与太赫兹技术在5G/6G通信、成像、传感等方面的应用；相控阵天线的最新进展；以及微波在生物医学、新能源等交叉领域的应用潜力。 总结 《微波工程实践：从理论到应用》是一本理论扎实、内容丰富、贴近工程实际的微波工程教材。本书通过对微波工程基础理论的系统讲解，以及对各类微波器件和电路的深入剖析，并结合大量的工程实例和仿真指导，旨在培养读者解决复杂微波工程问题的能力，为他们在微波技术领域的学习和职业生涯奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的逻辑结构非常清晰，循序渐进，使得学习过程更加顺畅。开头部分清晰地阐述了微波的基本概念和电磁场理论，为后续深入学习奠定了坚实的基础。随后，书中系统地介绍了各种重要的微波传输线结构，例如同轴线、带状线和微带线等，并详细分析了它们的特性阻抗、损耗和模式。我尤其喜欢书中对这些传输线在实际应用中的优劣势的对比分析，这让我能够更好地理解在不同场景下如何选择合适的传输线。接着，书本深入探讨了各种微波器件，从无源器件到有源器件，每种器件的结构、工作原理和性能指标都被清晰地呈现出来。对于像我这样的学习者而言，这种结构化的讲解方式极大地降低了学习的难度，让知识点之间的联系更加紧密，从而更容易形成完整的知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解风格既严谨又生动，充满了学术的深度和工程的智慧。书中对微波器件的分析，不仅仅停留在公式推导，更注重对物理过程的直观解释，这使得抽象的概念变得易于理解。例如，在讲解微波衰减器时，书中通过分析不同衰减机制，并结合实际器件的结构图，让我能够清晰地看到衰减是如何产生的，以及如何通过改变结构来控制衰减量。书中还引入了大量的工程实例和图表，这些都极大地增强了内容的生动性和可读性。我特别欣赏书中对误差分析和性能指标的讨论，这对于培养严谨的科学态度和工程实践能力至关重要。书中还涉及了微波测量技术，对各种测量仪器和测量方法的介绍，让我能够将所学的理论知识与实际测量操作相结合，更好地掌握微波技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的讲解风格非常务实，它更多地关注实际应用和工程实现。例如，在介绍微波器件的选型时，书中列举了大量的实际案例和选择标准，这对于我这样的初学者来说非常有指导意义。我记得在学习微波滤波器设计时，书中提供了几种常用的设计方法，并配有详细的计算公式和设计图例，让我能够动手去尝试设计一个简单的滤波器。这种“授人以渔”的方式让我受益匪浅。此外，书中还强调了微波电路中的匹配问题，这对保证信号传输的效率至关重要。书中对阻抗匹配网络的设计方法讲解得非常到位，通过不同的匹配技术，如史密斯圆图的应用，让我能够有效地解决实际工程中的匹配难题。这本书更像是工程师案头的参考手册，它提供的实用技巧和经验，对于我未来在微波工程领域的实践工作非常有价值，能够帮助我更快地进入角色，解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度令人印象深刻。它不仅仅停留在理论的介绍，更深入到了微波技术的发展前沿。我惊喜地发现书中还包含了对一些先进微波器件的介绍，比如涉及到的固态器件，如MESFET、HEMT和HBT等，它们在高性能微波电路中的应用被讲解得十分精彩。书中对这些器件的物理特性、工作原理以及制造工艺都有涉及，让我对微波技术的未来发展有了更清晰的认识。同时，书中还探讨了微波集成电路（MIC）和单片微波集成电路（MMIC）的设计与制造，这部分内容让我领略到微波技术是如何向着小型化、高性能化方向发展的。通过对这些前沿技术的学习，我对微波技术在卫星通信、雷达系统、电子战等领域的应用有了更深刻的理解，也激发了我对未来创新研究的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容就像一张详尽的地图，带你穿越微波技术的广阔领域。从基础的电磁波理论出发，它一步步深入到微波电路的设计与分析。我特别欣赏书中对各种微波器件的详细讲解，无论是传输线、谐振腔，还是放大器、混频器，书中都给出了清晰的物理模型和数学描述。学习的过程中，我不仅理解了这些器件的工作原理，还能感受到它们是如何在实际应用中发挥作用的。例如，在讲解微波功率放大器时，书中不仅分析了其增益、效率和失真，还探讨了不同结构的优缺点，这对于我理解微波通信系统中信号放大的奥秘大有裨益。书中还涉及了微波网络分析，S参数的引入和应用被解释得非常透彻，这对于我理解复杂的微波系统至关重要。读完这部分，我能更自信地使用网络分析仪进行测量和调试。总的来说，这本书为我构建了一个扎实的微波技术知识体系，让我对这个领域有了更深层次的认识和掌握。