微波技术基础与应用PDF电子书下载

第1章 传输线理论和阻抗匹配 1

1.1 传输线的集中参数等效电路和场分析方法 1

1.1.1 传输线的集中参数等效电路 1

1.1.2 传输线上的场分析 3

1.2 端接不同负载时的无损传输线 6

1.2.1 传输线上波的反射现象 6

1.2.2 输入阻抗 8

1.2.3 传输系？和插入损耗 9

注：分贝（dB）和奈培（Np） 10

1.3 阻抗和导纳（SMITH）圆图 10

1.3.1 阻抗圆图 10

1.3.2 阻抗圆图的实际应用 12

1.3.3 阻抗-导纳组合圆图 13

1.4 λ／4阻抗变换器、信号源与负载阻抗的匹配 13

1.4.1 λ／4阻抗变换器 13

1.4.2 信号源与负载阻抗的匹配问题 16

1.4.3 测量线 18

1.5 阻抗匹配和调谐 19

1.5.1 单支节调谐 20

1.5.2 双支节调谐 24

1.5.3 λ／4阻抗变换器的幅频特性 27

注：用于微波集成电路的集中参数元件 29

1.6 小反射理论和宽带阻抗变换器 29

1.6.1 小反射理论 29

1.6.2 最平特性多节阻抗变换器 31

1.6.3 等波纹特性多节阻抗变换器 33

1.6.4 渐变线 36

1.6.5 最大匹配带宽准则（Blde-Fano准则） 37

1.7 有损耗传输线 40

1.7.1 低损耗传输线 40

1.7.2 无失真线 41

1.7.3 端接任意负载的有损传输线 41

1.7.4 用微扰法计算衰减 42

1.8 传输线上的瞬变过程 43

1.8.1 多次反射（Bounce Diagrams） 43

1.8.2 变换解 44

习题 46

第2章 微波传输线 50

2.1 TEM,TE和TM波的一般解 50

2.1.1 TEM波 51

2.1.2 TE波和TM波 52

2.1.3 波导中电磁波的传输特性 54

2.1.4 由介质损耗产生的衰减 57

2.2 矩形金属波导 58

2.2.1 TE和TM波场方程 58

2.2.2 矩形波导中电磁波的传输特性 59

2.2.3 矩形波导中的TE10波 60

2.2.4 矩形波导中高次模的场结构 65

2.2.5 波导中部分介质填充时的TEm0模 66

2.3 圆波导 68

2.3.1 圆波导中TE,TM波场方程 68

2.3.2 圆波导中电磁波的传输特性 71

2.3.3 圆波导中几种常用波型 73

2.4 同轴线的高次模及单模传输 75

2.4.1 同轴线中的高次模 75

注：同轴接头 78

2.4.2 平行板传输线 78

2.5 带状线和微带 80

2.5.1 带状线 80

2.5.2 微带线 84

2.6 介质波导和其他微波传输线 89

2.6.1 介质波导（表面波传输线） 89

2.6.2 其他微波传输线 93

习题 98

第3章 微波网络概要和散射参量 101

3.1 阻抗、等效电压和电流 101

3.1.1 阻抗、等效电压和电流 101

3.1.2 单端口网络的阻抗特性 105

3.2 微波网络主要特点及散射矩阵 107

3.2.1 阻抗矩阵和导纳矩阵 108

3.2.2 散射矩阵 110

注：矢量网络分析仪 110

3.2.3 转移矩阵（ABCD矩阵） 116

3.3 二端口网络 118

3.3.1 二端口网络的等效电路 118

3.3.2 二端口网络的互接 120

3.3.3 二端口网络的工作特性参量 121

3.3.4 二端口网络的功率增益 124

3.4 不连续性的等效电路分析 126

3.4.1 矩形波导中H平面阶梯的模型分析 127

3.4.2 微带中的不连续性和补偿 129

注：微波电路的机辅设计（CAD） 132

习题 132

第4章 微波谐振器 137

4.1 串联和并联谐振回路 137

4.1.1 串联谐振回路 137

4.1.2 并联谐振回路 139

4.1.3 有载和无载Q值 140

4.2 传输线谐振器 141

4.2.1 λ／2短路线 141

4.2.2 λ／4短路线 142

4.2.3 λ／2开路线 143

4.2.4 电容负载同轴腔（缩短腔） 144

4.3 矩形和圆柱形波导谐振腔 145

4.3.1 矩形波导腔 146

4.3.2 圆柱形波导腔 148

4.4 介质谐振器和开腔 152

4.4.1 介质谐振器 152

4.4.2 开腔（Fabry-Perot谐振器） 156

4.5 谐振器的激励和耦合 159

4.5.1 临界耦合 159

4.5.2 用缝隙耦合的微带谐振器 160

4.5.3 小孔耦合谐振器 162

4.5.4 介质谐振器与微带电路的耦合 163

4.6 微波谐振腔的微扰和测量 163

4.6.1 谐振腔的微扰 163

4.6.2 用网络分析仪测量谐振器 166

习题 169

第5章 功分器、定向耦合器和混合环 172

5.1 功分器、耦合器和混合接头的基本特性 172

5.1.1 三端口网络（T型接头） 172

5.1.2 四端口网络（定向耦合器和混合接头） 174

5.2 T型接头和微带功分器 176

5.2.1 T型接头功分器 176

5.2.2 微带功分器（Wilkinson功分器） 178

5.3 定向耦合器 181

5.3.1 波导定向耦合器 182

5.3.2 分支线（90°）耦合器 185

5.3.3 耦合线定向耦合器 188

5.3.4 Lange耦合器 194

5.4 180°混合环 196

5.4.1 180°混合环 196

5.4.2 波导魔T接头 199

注：微波反射计 200

习题 201

第6章 微波滤波器和铁氧体元件 204

6.1 用插入损耗法设计滤波器 204

6.1.1 用功率损耗比表征插损 204

6.1.2 最平特性低通滤波器原型 206

6.1.3 等波纹特性低通滤波器原型 208

6.1.4 线性相位低通滤波器原型 211

6.2 滤波器的变换和实现 211

6.2.1 滤波器的变换 211

6.2.2 滤波器的实现 215

6.2.3 阻抗和导纳逆变器 219

6.3 几种典型的滤波器设计 220

6.3.1 阶梯阻抗低通滤波器 220

6.3.2 耦合线滤波器 222

6.3.3 用耦合谐振腔构成的滤波器 230

6.4 铁氧体工作原理 235

6.4.1 铁氧体一般性能 235

6.4.2 电子进动运动 张量导磁率 237

6.4.3 圆极化波磁场作用下铁氧体的导磁率 240

6.4.4 铁氧体的旋磁特性 242

6.5 常用铁氧体器件 244

6.5.1 铁氧体隔离器 244

6.5.2 铁氧体环行器 247

6.5.3 YIG（钇铁石榴石）宽带电调谐振器 252

习题 254

第7章 微波有源电路 256

7.1 微波系统中的噪声 256

7.1.1 动态范围和噪声源 256

7.1.2 噪声功率和等效噪声温度 257

7.1.3 用Y因子法测噪声温度 258

7.1.4 噪声系数 259

7.1.5 级联系统的噪声系数 260

7.2 检波器和混频器 261

7.2.1 单端混频器 263

7.2.2 平衡混频器 264

7.2.3 其他类型混频器 265

7.2.4 交调产物 265

注：频谱分析仪 266

7.3 晶体管放大器设计 266

7.3.1 转移增益和稳定性 266

7.3.2 最大增益（共轭匹配）设计 269

7.3.3 固定增益圆和特殊增益设计 270

7.3.4 固定噪声系数圆和低噪声设计 272

7.3.5 偏置 274

7.4 振荡器的设计 274

7.4.1 单端口负阻振荡器 275

7.4.2 晶体管振荡器 276

7.5 PIN二极管控制电路 277

7.5.1 单刀单掷开关 277

7.5.2 PIN二极管移相器 279

7.6 微波集成电路（MIC） 280

习题 281

第8章 微波系统简介 283

8.1 微波通信系统 283

8.1.1 通信系统的类型 283

8.1.2 功率传播方程（Friis Equation） 284

8.1.3 微波发射机和接收机 285

8.2 雷达系统 287

8.2.1 雷达方程 287

8.2.2 脉冲雷达 288

8.2.3 多普勒（Doppler）雷达 289

8.3 无线电辐射计 290

8.3.1 无线电辐射计的理论和应用 290

8.3.2 总功率辐射计 291

8.4 微波的其他应用 292

8.4.1 微波炉 292

8.4.2 能量传递 293

8.4.3 生物效应和安全 293

附录 295

附录一 贝塞尔函数及其他常用数学公式 295

附录二 物理常数 297

附录三 多节阻抗变换器设计表 297

附录四 标准微带设计表 298

附录五 耦合微带线设计曲线 301