微波技术与微波电路PDF电子书下载

0　绪论 1

0.1　什么是微波 1

0.2　微波技术学科的特点 1

0.3　微波发展简史及大事记 2

0.4　微波技术的主要应用 3

0.5　本书的内容及研究方法 10

思考题与习题 10

1　传输线理论 11

1.1　引言 11

1.2　传输线方程及其解 12

1.2.1　双导体传输线 12

1.2.2　电报方程的解 13

1.3　无损耗线上的行波与驻波驻波比与反射系数 15

1.3.1　行波 15

1.3.2　驻波 16

1.3.3　驻波比与反射系数 17

1.3.4　无损耗线上任一点的输入阻抗 18

1.4　不同负载时传输线的工作状态 18

1.4.1　匹配工作状态 19

1.4.2　短路线 19

1.4.3　开路线 20

1.4.4　纯阻性负载传输线 21

1.4.5　阻抗负载传输线 22

1.5　圆图及其应用 23

1.5.1 圆图的构成 24

1.5.2　阻抗圆图的特点 25

1.5.3　导纳圆图 27

1.5.4　圆图应用举例 28

1.5.5 圆图的另类应用：决定｜Г｜＞1时的输入阻抗 33

1.6　有耗传输线 34

1.6.1　有耗线的特性参数 34

1.6.2　传输线效率的计算 35

思考题与习题 36

2　波导传输线 38

2.1　导行波系统的场方程 38

2.2　矩形波导 41

2.2.1　分离变量法 41

2.2.2　矩形波导的传输特性 43

2.3　矩形波导的TE10波 46

2.3.1　场结构 46

2.3.2　壁面电流 48

2.3.3　传输功率与功率容量 49

2.3.4　波导的损耗与衰减 50

2.3.5　矩形波导尺寸的选择 52

2.4　圆波导 52

2.4.1　场方程 53

2.4.2　圆波导的传输特性 56

2.4.3　圆波导的三个主要模式 57

2.5　同轴线 58

2.5.1 TEM波 59

2.5.2　传输功率和损耗 60

2.5.3　TM波和TE波 60

2.5.4　同轴线尺寸的选择 62

2.6　脊形波导与介质波导 62

2.6.1　脊形波导 62

2.6.2　介质波导 63

2.7　波的激励与耦合 64

2.7.1　电激励 64

2.7.2　磁激励 65

2.7.3　孔、缝激励 65

思考题与习题 66

3　微波平面传输线 68

3.1　平面传输线的参量 68

3.1.1　静态法 69

3.1.2　动态分析 69

3.2　微带线 71

3.2.1　分析的公式 71

3.2.2　综合的公式 71

3.2.3　图解法 72

3.2.4　厚度的影响 74

3.2.5 色散效应 74

3.2.6　屏蔽盒的影响 74

3.2.7　微带线的损耗 74

3.2.8　微带线的最大工作频率 75

3.3　带状线 75

3.4　耦合线 77

3.4.1　耦合带状线 78

3.4.2　耦合微带线 79

3.5　共面波导与共面带状线 80

3.6　槽线 81

3.7　悬置和倒置微带线 82

3.8　鳍线 82

思考题与习题 83

4　微波谐振器 85

4.1　谐振回路的基本性质 85

4.1.1　谐振回路中的储能 85

4.1.2　品质因数与谐振频率 86

4.1.3　有载品质因数QL 87

4.2　微波谐振器的基本参数 87

4.2.1　谐振波长λ0（谐振频率f0） 88

4.2.2　微波谐振腔的品质因数 88

4.3　矩形金属谐振腔 90

4.3.1　矩形谐振腔中的振荡模 90

4.3.2　矩形谐振腔的谐振波长λ0 91

4.3.3　矩形谐振腔的主模TE101 92

4.4　圆柱形谐振腔 94

4.4.1 圆柱形谐振腔的电磁场方程 94

4.4.2　圆柱形谐振腔的谐振波长及空载品质因数 95

4.4.3　圆柱形谐振腔常用的几种振荡模 95

4.4.4　圆柱形谐振腔的模式图 97

4.5　同轴谐振腔 98

4.6　介质谐振器 100

4.6.1　振荡模及谐振频率的计算 100

4.6.2　介质谐振器的材料 102

4.7　平面微带线谐振结构 103

4.7.1　矩形微带线谐振器 103

4.7.2　圆盘形微带线谐振器 103

4.7.3　圆环形微带线谐振器 104

4.7.4　三角形微带线谐振器 105

4.8　谐振腔的微扰 105

思考题与习题 106

5　微波网络基础 108

5.1　引言 108

5.2　波导等效为双线 108

5.2.1　等效的基础 109

5.2.2　矩形波导TE10波的等效阻抗Ze 109

5.2.3　电压、电流和阻抗的归一化 110

5.3　微波网络的主要特点 112

5.4　微波网络参量 113

5.4.1 阻抗参量Z 113

5.4.2　导纳参量Y 114

5.4.3　转移参量A 115

5.4.4　散射参量S 116

5.4.5　传输参量T 118

5.4.6　双端口网络各种矩阵同的关系 119

5.5　基本电路单元网络参量 120

5.6　双端口网络的工作特性参量 122

5.7　参考面移动对散射参量矩阵的影响 125

思考题与习题 126

6　定向耦合器与功率分配器 129

6.1　定向耦合器的技术指标 129

6.2　定向耦合器的网络分析 130

6.3　平行耦合线定向耦合器 132

6.3.1　奇偶模分析法 132

6.3.2　TEM波耦合线定向耦合器的设计 133

6.3.3　准TEM波线耦合定向耦合器 135

6.4　分支线定向耦合器 135

6.5　匹配桥T（环形器） 136

6.6　口径耦合定向耦合器 137

6.6.1　波导型定向耦合器 137

6.6.2　两种传输媒质的口径耦合定向耦合器 138

6.7　功率分配器与合成器 138

6.7.1　微带线的T形分支 138

6.7.2　不等功率输出的微带功率分配器 139

6.7.3　波导E-T和H-T分支 142

6.7.4　双T分支及魔T 143

6.8　衰减器与波型变换 146

6.8.1　衰减器 146

6.8.2　波型与极化的变换 148

思考题与习题 150

7　阻抗变换元件与匹配技术 152

7.1　集总参数元件的设计 152

7.2　波导匹配中的电抗元件 155

7.2.1　膜片 156

7.2.2　调谐螺钉 156

7.2.3　短路活塞 157

7.3　传输线间的连接与转换 158

7.3.1　波导间的连接 158

7.3.2　同轴—波导转接器 159

7.3.3　波导—微带转接器 159

7.3.4　同轴—微带转接器 159

7.4　微带线中的不连续性与电抗元件 159

7.4.1　微带线的不连续性 159

7.4.2　短路与开路短截线 161

7.4.3　高低阻抗传输线 162

7.5　阻抗变换与匹配网络 162

7.5.1　单跨线匹配法 163

7.5.2　串联短截线匹配法 165

7.5.3　双短截线（双跨线）匹配法 165

7.5.4　λ/4线阻抗变换器及其带宽 167

7.6　多节λ/4线变换器 169

7.7　渐变线阻抗变换器 171

7.7.1　指数律渐变线的设计 172

7.7.2　切比雪夫渐变线 173

思考题与习题 174

8　微波滤波器 177

8.1　基本概念与技术指标 177

8.2　低通原型滤波器 178

8.2.1　低通原型滤波器的衰减特性 178

8.2.2　低通原型滤波器的衰减特性与归一化频率的关系 179

8.3　低通原型滤波器的结构及元件参数 179

8.4　频率变换与元件的真实值 183

8.5　对偶原理与倒置变换器 185

8.5.1　对偶原理 185

8.5.2　倒置变换器 186

8.5.3　变形低通原型 188

8.6　微波滤波电路的实现 189

8.6.1 串联电感和并联电容的微波实现 189

8.6.2　串联与并联谐振电路的微波实现 190

8.6.3　微波滤波器计算与设计举例 190

8.7　微波带通滤波器的设计 194

8.7.1　设计步骤 194

8.7.2　从变形低通到带通滤波器 194

8.7.3　平行耦合线带通滤波器 197

8.7.4　用耦合系数设计带通滤波器 200

8.8　介质滤波器 200

思考题与习题 202

9　微波铁氧体元件 204

9.1　铁氧体的张量导磁率 204

9.2　圆极化波作用下铁氧体的重要特性 205

9.3　微波铁氧体隔离器 207

9.3.1　场移式隔离器 207

9.3.2　谐振式隔离器 208

9.4　铁氧体环行器 208

思考题与习题 210

10　微波测量 211

10.1　微波功率测量 211

10.1.1　大功率测量——热量计 211

10.1.2　小功率测量——热敏电阻式功率计 212

10.1.3　热电偶式小功率计 213

10.1.4　微波功率的检测与指示 214

10.2　驻波比的测量 215

10.2.1　驻波测量线 216

10.2.2　直接法 217

10.2.3　等指示度法 217

10.2.4　反射计法 219

10.2.5　晶体检波器的校准 219

10.3　波长和频率的测量 220

10.3.1　波长的测量 220

10.3.2　用谐振式频率计测量频率 221

10.4　阻抗测量 222

10.4.1 阻抗测量线法 222

10.4.2 电桥法 223

10.5　S参数的测量 224

10.5.1　测量原理 224

10.5.2　网络分析仪的测量原理 225

10.5.3　用驻波测量器测量S参数 226

10.6　谐振器参数的测量 226

思考题与习题 228

11　微波固态放大器 229

11.1　微波固态有源器件 229

11.1.1　微波固态有源器件简介 229

11.1.2　微波单元电路及其制造 229

11.1.3　有源器件的工作特性 230

11.2　微波晶体管放大器的主要技术指标 235

11.2.1　功率增益 236

11.2.2　噪声特性 239

11.2.3　放大器的稳定性 241

11.3　小信号晶体管放大器的设计 248

11.3.1　小信号晶体管放大器的设计程序 248

11.3.2　最大功率增益放大器的设计与举例 248

11.3.3　低噪声放大器的设计 250

11.3.4　指定功率增益放大器的设计 252

11.4　功率放大器的设计 255

11.4.1　功率放大器的主要技术指标 255

11.4.2　大信号甲类功率放大器的设计 258

思考题与习题 261

12　微波固态振荡器与混频器 263

12.1　微波固态振荡器概况 263

12.2　负阻振荡器 264

12.2.1 负阻振荡器的工作原理 264

12.2.2　体效应管和雪崩二极管振荡器 264

12.3　晶体管振荡器的设计 267

12.3.1　小信号晶体管振荡器的分析 267

12.3.2　小信号晶体管振荡器的设计步骤 269

12.3.3　加入正反馈元件振荡器的设计 270

12.3.4　最大输出功率振荡器 272

12.4　介质谐振器振荡器 272

12.5　YIG调谐宽频带振荡器 275

12.6　混频器的基本原理 277

12.6.1　混频器的工作原理 277

12.6.2　设计混频器应考虑的若干问题 279

12.6.3　混频器的类型及其特性 282

思考题与习题 286

13　微波电子控制电路 288

13.1　微波开关器件及其等效电路 288

13.1.1　PIN管 288

13.1.2　MESFET 289

13.2　开关的型式及设计 290

13.2.1　单刀单掷开关（SPST） 290

13.2.2　插损与隔离度 291

13.2.3　器件的电抗补偿 292

13.2.4　单刀双掷开关（SPDT） 294

13.2.5 串—并联型开关 294

13.2.6　开关管的偏压 295

13.3　移相器的设计 297

13.3.1　开关线型移相器 297

13.3.2　加载线型移相器 298

13.3.3　分支定向耦合器型移相器 300

思考题与习题 301

14　天线 302

14.1　概述 302

14.2　电流元的辐射 303

14.3　对偶原理与磁流元的辐射 305

14.3.1　对偶原理 305

14.3.2　磁流元的辐射 306

14.3.3　小电流环的辐射 306

14.4　面元的辐射 307

14.5　对称振子的辐射 308

14.5.1　对称振子辐射场的计算 308

14.5.2　对称振子的方向性图 310

14.5.3　对称振子的辐射功率与辐射电阻 311

14.6　发射天线的基本电参数 312

14.6.1　天线的方向性图 312

14.6.2　天线的方向性系数D 313

14.6.3　天线的增益及效率 315

14.6.4　天线的输入阻抗 316

14.6.5　天线的极化特性 319

14.6.6　天线的工作带宽 320

14.7　接收天线 320

14.7.1　接收天线的有效长度 321

14.7.2　接收天线的等效电路及其输出的最大功率 321

14.7.3　有效面积Se 322

14.7.4　天线的噪声温度 322

14.8　线天线阵 324

14.8.1　均匀直线式天线阵 324

14.8.2　反射面的影响 328

14.9　单极天线与偶极天线 335

14.9.1　长、中波单极天线 335

14.9.2　短波水平偶极天线 335

14.9.3　鞭状天线 336

14.10　螺旋天线 336

14.11　引向天线（八木—宇田天线） 338

14.11.1　八木—宇田天线 338

14.11.2　折合天线 341

14.11.3　超短波天线的馈电 342

14.12　极宽频带天线 344

14.12.1　平面等角螺旋天线 345

14.12.2　圆锥等角螺旋天线 346

14.12.3　对数周期天线 348

14.13　电视发射天线 350

14.13.1　十字形旋转场天线 350

14.13.2　蝙蝠翼天线 351

14.13.3　反射板偶极天线阵 352

14.14　面状天线与喇叭天线 353

14.14.1　等效原理 353

14.14.2　不同口面场分布的辐射场 354

14.14.3　喇叭天线 359

14.15　旋转抛物面天线 360

14.15.1　旋转抛物面天线 360

14.15.2　卡塞格伦天线 364

14.16　缝隙天线与微带天线 367

14.16.1　缝隙天线 367

14.16.2　微带天线 371

14.17　移动通信天线 378

14.17.1　全向天线 378

14.17.2　近代基站天线 379

14.17.3　宽带／多频天线 381

14.17.4　手机天线 381

思考题与习题 382

15　无线电波传播 388

15.1　引言 388

15.2　长波、中波的地面波传播 388

15.2.1　传播机理 389

15.2.2　地面的电参数 389

15.2.3 电波在自由空间的衰减 389

15.2.4　地面波场强的计算 391

15.3　短波的电离层传播 394

15.3.1 电离层简介 395

15.3.2　电离层的电参量 396

15.3.3　电波从电离层反射的条件 397

15.3.4 电离层探测与频高图 398

15.3.5 电离层对电波的吸收与最低可用频率 399

15.3.6　短波的衰落特性 400

15.4　超短波的空间波传播 400

15.4.1　视距 401

15.4.2　光滑平地面场强的计算 401

15.4.3　球形地面场强的计算 403

15.4.4　夫涅尔区与夫涅尔半径 404

15.4.5　雷利准则与传播余隙 406

15.4.6　山峰绕射 408

15.5　地面移动通信中的电波传播 409

15.5.1 陆上移动无线电通信网简介 410

15.5.2　移动通信中电波传播的特点 410

15.6　微波通信中的电波传播 411

15.6.1　地形对微波传播的影响 411

15.6.2　大气对微波传播的影响 413

15.6.3　传播余隙的选取 414

15.6.4　微波通信中的衰落与抗衰落 414

思考题与习题 415

附录1　同轴线参数表 417

附录2　波导参数表 419

附录3　常用导体材料的特性 421

附录4　常用介质基片材料的高频特性 422

附录5　微带线常用导体材料的特性 422

附录6　工业、科学和医疗（ISM）专用微波频率分配 423

史密斯（SMITH）阻抗与导纳圆图 424

参考资料 425