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第1章 电磁场理论概述 1

1.1 麦克斯韦方程组与洛伦兹力 1

1.1.1 麦克斯韦方程组 1

1.1.2 辅助方程——结构关系式 3

1.1.3 边界条件 4

1.1.4 洛伦兹力 7

1.2 时谐电磁场 7

1.2.1 时谐电磁场电磁量的复数形式 8

1.2.2 时谐电磁场场方程的复数形式 9

1.2.3 复介电常数和复磁导率 10

1.3 静态场 12

1.3.1 静态场场方程 12

1.3.2 静态场的边界条件 18

1.3.3 静态场中的多导体系统 20

1.3.4 静态场的能量 23

1.4 时变电磁场的能量与能流 26

1.4.1 坡印亭矢量和坡印亭定理 26

1.4.2 复坡印亭矢量和复坡印亭定理 27

1.5 时变电磁场的波动性 29

1.5.1 波动方程 30

1.5.2 波动性 31

1.6 无界均匀媒质中平面电磁波的传播 32

1.6.1 无界均匀理想媒质中平面电磁波的传播 33

1.6.2 向任意方向传播的均匀平面电磁波 36

1.6.3 电磁波的极化 37

1.6.4 无界均匀有耗媒质中平面电磁波的传播 41

1.7 电磁波在两不同媒质交界面上的反射和折射 43

1.7.1 在两不同媒质交界面处电磁波反射与折射的基本规律 43

1.7.2 电磁波向理想导体界面入射 48

1.7.3 电磁波向两理想媒质交界面的入射 52

1.7.4 电磁波向有损耗媒质界面的入射 57

1.8 时变电磁场的位函数 62

1.8.1 位函数的引入 63

1.8.2 位函数满足的方程 63

1.8.3 位函数方程的解——滞后位 64

1.8.4 时谐电磁场的滞后位 67

1.9 时变电磁场的唯一性定理 67

1.10 麦克斯韦方程组的对称形式与对偶性原理 69

1.10.1 麦克斯韦方程组的对称形式 69

1.10.2 对偶性原理 71

1.11 镜像原理、等效原理和互易定理 73

1.11.1 镜像原理 74

1.11.2 等效原理 75

1.11.3 互易定理 76

习题 78

第2章 导行电磁波 81

2.1 导行电磁波的分析方法 81

2.1.1 均匀传输线中导行电磁波的基本形式 81

2.1.2 纵向场法 83

2.2 导行电磁波的一般传播特性 85

2.2.1 导行电磁波的模式 85

2.2.2 TEM模的一般传播特性 86

2.2.3 TE模和TM模的一般传播特性 88

2.3 矩形波导中的导行电磁波 91

2.3.1 矩形波导中TE模和TM模的表示式 91

2.3.2 矩形波导中TE模和TM模的传播参数及特点 94

2.3.3 矩形波导中的TE10模 96

2.3.4 矩形波导的衰减 104

2.3.5 矩形波导横截面尺寸的选择 106

2.4 圆柱波导中的导行电磁波 107

2.4.1 圆柱波导中TE模和TM模的表示式 107

2.4.2 圆柱波导中TE模和TM模的传播参数及特点 111

2.4.3 圆柱波导中常用的三种模式 113

2.5 同轴线中的导行电磁波 116

2.5.1 同轴线中的TEM模 116

2.5.2 同轴线中的高次模及其尺寸选择 118

习题 118

第3章 传输线理论 120

3.1 传输线方程及其时谐稳态解 120

3.1.1 电压、电流的引入及传输线上的分布参数 121

3.1.2 传输线方程及其时谐稳态解 123

3.1.3 传输线的工作特性参数和工作状态参数 126

3.2.1 无反射工作状态 129

3.2 无耗传输线的工作状态 129

3.2.2 全反射工作状态 130

3.2.3 部分反射工作状态 134

3.2.4 传输功率 138

3.3 阻抗圆图和导纳圆图 139

3.3.1 等反射系数圆 139

3.3.2 等电阻圆和等电抗圆 141

3.3.3 导纳圆图 144

3.3.4 圆图应用举例 145

3.4 阻抗匹配 147

3.4.1 微波源的阻抗匹配 147

3.4.2 负载阻抗匹配 148

3.5 广义传输线理论 154

3.5.2 归一化等效电压和归一化等效电流 155

3.5.1 推广的可行性分析 155

3.5.3 广义传输线理论中的基本关系式 157

习题 158

第4章 平面传输线 161

4.1 带线 161

4.2 微带线 165

4.3 耦合带线 170

4.4 耦合微带线 172

4.5 槽线 175

4.6 共面波导 176

习题 177

第5章 微波网络基础 178

5.1 微波元件等效成微波网络的基本原理 178

5.2.1 阻抗参数 181

5.2 微波网络的阻抗参数和导纳参数 181

5.2.2 导纳参数 183

5.2.3 阻抗参数和导纳参数的性质 184

5.2.4 归一化阻抗参数和归一化导纳参数 185

5.3 微波网络的散射参数 187

5.3.1 散射参数 187

5.3.2 散射参数的物理意义 188

5.3.3 散射参数与阻抗参数和导纳参数之间的关系 189

5.3.4 散射参数的基本性质 190

5.4 转移参数与二端口网络 192

5.4.1 转移参数 192

5.4.2 几个基本二端口网络的转移参数 194

5.4.3 二端口网络的级联 196

习题 197

6.1.1 矩形波导中的简单不均匀结构 198

6.1 基本电抗元件 198

第6章 无源微波电路 198

6.1.2 同轴线中的简单不连续性 203

6.1.3 微带线中的简单不连续性 204

6.2 终端元件 205

6.2.1 匹配负载 205

6.2.2 短路器 206

6.3 连接元件 207

6.3.1 同轴接头 207

6.3.2 波导法兰 207

6.4 衰减器与移相器 208

6.4.1 衰减器 208

6.4.2 移相器 210

6.5.1 矩形波导分支接头 211

6.5 分支元件 211

6.5.2 微带线三端口功率分配器 216

6.6 定向耦合器 218

6.6.1 定向耦合器的主要技术指标 219

6.6.2 双孔定向耦合器的工作原理 219

6.6.3 矩形波导裂缝电桥 221

6.6.4 分支定向耦合器 223

6.7 微波谐振器 226

6.7.1 微波谐振器的基本电参数 227

6.7.2 圆柱形谐振腔 229

6.7.3 同轴谐振腔 233

6.7.4 微波传输线型谐振器的等效电路 235

6.7.5 微波谐振器的激励与耦合 240

6.8 微波滤波器 242

6.8.1 滤波器的一般知识 242

6.8.2 微波滤波器的主要技术指标 244

6.8.3 低通原型 245

6.8.4 集总参数滤波器的设计 248

6.8.5 集总参数元件的微波实现 253

6.9 传输线的激励 259

6.9.1 传输线激励的基本原则和基本形式 259

6.9.2 传输线的激励装置 260

6.10 隔离器与环行器 262

6.10.1 磁化铁氧体简介 263

6.10.2 隔离器 264

6.10.3 环行器 267

习题 268

7.1 微波混频器 270

7.1.1 肖特基势垒二极管 270

第7章 有源微波电路 270

7.1.2 微波混频器的混频原理 273

7.1.3 混频器的主要特性 275

7.1.4 典型的微波混频电路 283

7.2 微波场效应晶体管放大器 290

7.2.1 微波场效应晶体三极管 290

7.2.2 微波晶体管放大器的增益 299

7.2.3 微波晶体管放大器的稳定性 300

7.2.4 微波晶体管放大器的噪声系数 305

7.2.5 小信号微波晶体管放大器的设计 307

7.3 微波振荡器 313

7.3.1 微波二极管振荡器 314

7.3.2 微波晶体三极管振荡器 329

习题 332

8.1 天线的工作机理、功能与特性 334

8.1.1 天线的工作机理 334

第8章 天线基础 334

8.1.2 天线的功能与特性 335

8.2 基本辐射元 336

8.2.1 基本电流元 336

8.2.2 基本磁流元、基本电流环与基本缝隙元 339

8.2.3 基本辐射元的组合 340

8.3 天线的电参数 342

8.3.1 引言——天线的收、发互易性 342

8.3.2 辐射阻抗 343

8.3.3 输入阻抗与驻波比 343

8.3.4 方向图 344

8.3.5 波束立体角与主波束效率 345

8.3.6 方向性系数、效率和增益 345

8.3.8 有效长度或有效高度 346

8.3.7 有效口径 346

8.3.9 极化方式 347

8.3.10 带宽 348

8.3.11 相位中心 348

8.3.12 噪声温度 348

8.3.13 接收功率与弗里斯传输公式 349

8.4 常用天线与基本特点 350

8.4.1 振子天线 350

8.4.2 缝隙天线 352

8.4.3 喇叭天线 354

8.4.4 反射面天线 355

8.4.5 微带天线 359

8.4.6 特殊天线应用举例 361

8.5 阵列天线技术 364

8.5.1 均匀直线阵的辐射场 364

8.5.3 阵列天线的栅瓣与副瓣的相位控制 366

8.5.2 相控阵天线基本原理 366

8.5.4 阵列天线副瓣的幅度控制 367

8.6 宽带天线技术基础 368

8.6.1 天线匹配网络的宽频带设计 368

8.6.2 天线辐射结构的宽频带技术 369

8.7 天线测量 371

8.7.1 天线测量中的基本概念 371

8.7.2 天线电参数测量 374

习题 378

第9章 电波传播 379

9.1 电波传播的基本知识 379

9.1.1 概述 379

9.1.2 自由空间中的电波传播 382

9.1.3 媒质对电波传播的影响 383

9.1.4 干扰与噪声 385

9.2 地波传播 386

9.2.1 地球表面的电特性 386

9.2.2 地波传播特性 387

9.3 天波传播 388

9.3.1 电离层的结构特点 389

9.3.2 天波传播模式 391

9.3.3 短波天波传播 393

9.4 视距传播 399

9.4.1 自由空间电波传播的菲涅耳区 399

9.4.2 地面对电波传播的影响 403

9.4.3 低空大气层对电波传播的影响 407

习题 411

参考文献 412

部分习题答案 413