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绪论 1

0.1 什么是微波 1

0.2 什么是微波技术 2

0.3 为什么要学习微波技术 4

0.3.1 “长”线 4

0.3.2 波“导” 5

0.3.3 “魔”T 6

0.4 课程定位 8

0.5 课程内容及安排 10

0.6 微波的一些特点和应用 11

0.6.1 定向性强和抗干扰 11

0.6.2 电路的分布参数特征 15

0.6.3 穿透性 15

0.6.4 热效应和生物效应 15

0.6.5 似光性 16

0.6.6 波粒二象性 16

0.6.7 微波辐射和散射测量 17

第一章 电磁场和电磁波基础 19

本章导读 19

引言 19

1.1 电磁学基本物理量 20

1.2 电磁学场定律 20

1.2.1 自由空间场定律 20

1.2.2 物质中场定律 21

1.3 边界条件 24

1.3.1 自由空间边界条件 24

1.3.2 不同物质交界面边界条件 24

1.3.3 电壁和磁壁 25

1.4 本构关系和欧姆定律 26

1.4.1 自由空间 26

1.4.2 简单媒质和理想介质 27

1.4.3 广义线性媒质 27

1.5 波动方程 27

1.6 场量、本构关系、方程、边界条件的复数形式 28

1.6.1 场量的复数形式 28

1.6.2 复数本构关系、复数欧姆定律、复数电磁参量 30

1.6.3 场定律的复数形式 31

1.6.4 边界条件的复数形式 31

1.7 波数和波阻抗 32

1.8 均匀平面波 33

1.8.1 自由空间中的波 33

1.8.2 理想介质中的波 34

1.8.3 导电媒质中的波 34

1.8.4 良导体中的波 34

1.8.5 沿任意方向传播的波 35

1.9 传播特性 36

1.9.1 相速度和相波长 36

1.9.2 群速度和群延迟 37

1.9.3 媒质色散 39

1.10 平面波的反射和折射 39

1.10.1 垂直极化波或横电波 40

1.10.2 平行极化波或横磁波 40

1.10.3 全反射 41

1.10.4 全折射 41

1.11 坡印亭定理 41

1.12 唯一性定理 43

本章总结 45

习题 46

第二章 传输线理论 47

本章导读 47

引言 47

2.1 基本概念和理论 48

2.1.1 微波传输线 48

2.1.2 长线和短线 49

2.1.3 集总参数和分布参数 50

2.2 传输线方程及通解 51

2.2.1 长线微元dz的集总参数电路模型 52

2.2.2 传输线方程及解 52

2.2.3 端口条件 54

2.2.4 解的物理意义 56

2.3 传输线一次特征量：分布参量 58

2.3.1 分布电感 58

2.3.2 分布电容 59

2.3.3 分布电阻 59

2.3.4 分布电导 59

2.4 传输线二次特征量：传播特性参量 60

2.4.1 传播常数、衰减常数、相位常数 61

2.4.2 相速度、相波长 61

2.4.3 特性阻抗 62

2.5 工作状态参量 63

2.5.1 反射系数 63

2.5.2 输入阻抗和导纳 65

2.5.3 驻波参量 66

2.6 行波 68

2.7 驻波 70

2.7.1 终端短路 70

2.7.2 终端开路 73

2.7.3 终端接纯电抗性负载 75

2.8 行驻波 76

2.9 传输功率 79

2.9.1 功率 79

2.9.2 功率容量 81

2.9.3 效率 81

2.10 传输线例题 82

2.10.1 传播特性参量的计算和转换 82

2.10.2 已知终端负载求其他工作状态参量 84

2.10.3 已知驻波参量求其他工作状态参量 85

2.10.4 包含信号源的问题 86

2.10.5 多支节串联和并联问题 89

2.11 史密斯圆图 94

2.11.1 归一化阻抗和导纳 94

2.11.2 等反射系数圆 97

2.11.3 阻抗圆图 98

2.11.4 导纳圆图 102

2.11.5 阻抗圆图和导纳圆图的转换 102

2.12 圆图例题 104

2.12.1 已知终端负载阻抗求其他工作状态参量 104

2.12.2 已知驻波参量求其他工作状态参量 105

2.12.3 阻抗和导纳的转换 106

2.12.4 已知输入阻抗求传输线长和负载阻抗 107

2.12.5 负载和传输线的匹配 108

2.13 阻抗匹配 109

2.13.1 波源匹配和负载匹配 109

2.13.2 λ/4匹配器 112

2.13.3 单支节匹配器 112

2.13.4 双支节匹配器 114

2.13.5 三支节匹配器 115

2.14 有耗传输线 116

2.14.1 低耗传输线 116

2.14.2 传输线色散和无畸变传输线 117

本章总结 118

习题 120

第三章 波导理论 125

本章导读 125

引言 125

3.1 基本概念和理论 126

3.1.1 波导和导行波 126

3.1.2 几种常用传输线比较 127

3.1.3 波动方程和边界条件 128

3.2 规则金属波导的一般解法 130

3.2.1 矢量场的纵横分离 130

3.2.2 纵向场法 131

3.2.3 横电波、横磁波、横电磁波 133

3.2.4 纵向场分量方程和边界条件 135

3.2.5 导波场解分析 136

3.2.6 小结 139

3.3 矩形波导 140

3.3.1 TM波 141

3.3.2 TE波 144

3.3.3 波导模式和传播特性参量 148

3.3.4 矩形波导传输性质 148

3.3.5 例题 150

3.4 矩形波导主模TE10（H10）模式 152

3.4.1 传播特性参量 152

3.4.2 场结构 153

3.4.3 内壁电流 155

3.5 矩形波导高次模式 157

3.5.1 TE波 157

3.5.2 TM波 161

3.5.3 小结 163

3.6 波导色散和色散波 163

3.6.1 波导色散 163

3.6.2 色散波和非色散波 164

3.7 波导等效为线性系统 164

3.8 矩形波导功率传输和尺寸选择 166

3.8.1 传输功率 166

3.8.2 模式正交性 167

3.8.3 功率容量 168

3.8.4 衰减和损耗 169

3.8.5 波导尺寸选择 171

3.9 圆波导 171

3.9.1 TM波 172

3.9.2 TE波 175

3.9.3 主要传输性质 177

3.10 圆波导的三种主要模式 180

3.10.1 TE？（H？）模式 181

3.10.2 TE？（H？）模式 183

3.10.3 TM？（E？）模式 185

3.11 同轴线 186

3.11.1 主模 187

3.11.2 高次模式 189

3.11.3 尺寸选择 191

3.12 波导的激励和耦合 192

3.12.1 场的对称和反称 192

3.12.2 激励和耦合的基本要求和一般原则 194

3.12.3 激励耦合装置和方法 195

本章总结 198

习题 199

第四章 微波网络 203

本章导读 203

引言 204

4.1 微波等效电路关系 204

4.2 均匀波导传输模式等效为双导线 205

4.2.1 等效的目的和原则 205

4.2.2 功率关系与等效电压、等效电流 206

4.2.3 阻抗的不确定性和等效特性阻抗 207

4.2.4 相位常数 211

4.2.5 多模传输线的等效 211

4.2.6 等效实例 211

4.3 不均匀区等效为网络 214

4.3.1 场量等效为电路量 214

4.3.2 阻抗参量和导纳参量 216

4.3.3 网络分类及网络性质 217

4.3.4 网络参量的分类 218

4.3.5 微波网络的特点 219

4.3.6 等效实例 219

4.4 归一化参量 220

4.4.1 归一化阻抗、归一化等效电压、归一化等效电流 220

4.4.2 归一化阻抗参量和导纳参量 222

4.4.3 归一化进波和出波 223

4.5 散射参量 223

4.5.1 散射参量和散射矩阵定义 224

4.5.2 散射参量物理意义 224

4.5.3 用散射参量描述网络性质 225

4.5.4 散射参量与阻抗、导纳参量的转换 227

4.5.5 参考面移动对散射参量的影响 228

4.6 二端口网络 230

4.6.1 阻抗参量 230

4.6.2 导纳参量 231

4.6.3 散射参量 232

4.6.4 传输参量 233

4.6.5 网络性质 233

4.7 用散射参量表示常用网络外特性参量 235

4.7.1 电压传输系数 236

4.7.2 插入衰减 236

4.7.3 插入相移 237

4.7.4 输入驻波比 237

4.7.5 回波损耗 237

4.8 二端口网络的组合 238

4.8.1 二端口网络的串联 238

4.8.2 二端口网络的并联 239

4.8.3 二端口网络的级联 239

4.9 转移参量 240

4.9.1 非归一化转移参量 240

4.9.2 归一化转移参量 240

4.9.3 利用转移参量解决级联问题 241

4.9.4 转移参量和其他网络参量的转换 242

4.9.5 用转移参量描述网络性质 243

4.10 基本电路单元 247

4.10.1 串联阻抗 247

4.10.2 并联导纳 249

4.10.3 不同特性阻抗的传输线直接连接 250

4.10.4 理想变压器 251

4.10.5 一段均匀传输线 252

4.11 无耗三端口网络性质 254

4.11.1 性质1 254

4.11.2 性质2 256

4.11.3 性质3 257

4.11.4 性质4 257

4.11.5 性质5 258

4.12 无耗四端口网络性质 259

4.12.1 性质1 259

4.12.2 性质2 261

4.12.3 性质3 262

4.13 微波网络例题 263

4.13.1 利用A参量解决级联问题 263

4.13.2 散射参量的计算与网络性质 265

本章总结 267

习题 269

第五章 微波元件 271

本章导读 271

引言 271

5.1 一端口元件 271

5.1.1 短路负载 271

5.1.2 匹配负载 273

5.1.3 失配负载 274

5.2 二端口元件 274

5.2.1 连接元件 275

5.2.2 调配元件 275

5.2.3 衰减器和相移元件 278

5.2.4 波型变换器 281

5.3 三端口元件 282

5.3.1 E-T分支 283

5.3.2 H-T分支 284

5.4 四端口元件 285

5.4.1 双T接头 285

5.4.2 魔T 286

5.4.3 定向耦合器 289

5.5 例题 291

本章总结 293

习题 294

第六章 微带传输线 296

本章导读 296

引言 296

6.1 带状线 297

6.1.1 主模的近似静电场解 297

6.1.2 相位常数和衰减常数 301

6.1.3 特性阻抗 301

6.1.4 高次模式和尺寸选择 303

6.2 微带线 305

6.2.1 主模的近似静电场解 305

6.2.2 相位常数和衰减常数 309

6.2.3 等效介电常数和特性阻抗 310

6.2.4 高次模式 312

6.2.5 尺寸选择 313

6.3 耦合线 314

6.3.1 耦合带状线 315

6.3.2 耦合微带线 315

6.3.3 奇偶模参量分析法 316

6.3.4 相位常数和特性阻抗 317

6.4 微带元件 320

6.4.1 无耗微带T型结 320

6.4.2 Wilkinson功率分配器 321

6.4.3 正交（90°）混合网络 323

6.4.4 180°混合网络 324

6.4.5 微带不连续性及补偿 325

6.5 微带线和其他传输线的转换 325

6.5.1 同轴-微带线过渡结构 326

6.5.2 矩形波导-微带线过渡结构 328

本章总结 329

习题 330

附录 331

附录A 时域-频域方程转换 331

附录B dB（分贝）与Np（奈培） 332

附录C 常用数学公式 333

附录D 普通矩形波导尺寸国家标准（GB-T 11450.2—1989） 335

附录E 普通圆波导尺寸国家标准（GB-T 11450.4—1989） 337

附录F 矩阵及其运算 339

附录G 名词索引 341

附录H 史密斯圆图使用简要说明 347

主要参考文献 349

部分习题答案 351