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第1章 概论 1

1.1 引言 2

1.2 微波与射频 2

1.2.1 微波与射频概念 2

1.2.2 微波与射频的特点 2

1.3 微波通信系统 5

1.4 微波传输 15

1.5 微波在生活与生产中的应用 18

1.6 微波的生物效应与安全性 22

1.7 微波的研究方法 23

习题 23

第2章 电磁场与电磁波的基本理论 24

2.1 麦克斯韦方程 25

2.1.1 静态电磁场的基本定律和基本场矢量 25

2.1.2 法拉第电磁感应定律 29

2.1.3 传导电流与位移电流 29

2.1.4 麦克斯韦方程 31

2.1.5 结构方程 32

2.2 坡印廷定理 33

2.3 波动方程 34

2.4 介质中的平面波 36

2.5 自由空间中的平面波 40

2.6 导电媒质中的平面波 41

2.7 波的极化 43

2.7.1 线极化波 43

2.7.2 椭圆极化波 44

2.7.3 圆极化波 45

习题 46

第3章 传输线理论 47

3.1 传输线简介 48

3.2 传输线方程及其解 48

3.2.1 传输线方程 48

3.2.2 传输线方程的解 50

3.2.3 相速和群速 51

3.3 无耗传输线 52

3.3.1 无耗传输线简介 52

3.3.2 端接负载的无耗传输线 52

3.4 无耗传输线的状态分析 57

3.4.1 终端短路的情形 57

3.4.2 终端开路的情形 58

3.4.3 终端接任意复数阻抗的情形 59

3.4.4 具有不同特征阻抗的两段传输线连接 61

3.5 同轴线 62

3.5.1 同轴线上电压、电流和传输功率 62

3.5.2 耐压最高时的特性阻抗 63

3.5.3 传输功率最大时的特性阻抗 63

3.5.4 衰减最小时的特性阻抗 63

3.6 有耗传输线 64

3.6.1 低损耗传输线 65

3.6.2 终端接负载的有耗传输线 66

3.6.3 阻抗与传播常数的测量 67

3.7 传输线的阻抗匹配 69

3.7.1 负载的功率计算 69

3.7.2 传输线的三种阻抗匹配状态 70

3.7.3 阻抗匹配的方法 71

3.8 Smith圆图 72

习题 77

第4章 微波波导 80

4.1 引言 81

4.2 导波原理 82

4.3 矩形波导 84

4.3.1 TE波和TM波的电磁场分布 84

4.3.2 矩形波导的传输特性 87

4.3.3 传输功率 90

4.3.4 波导的损耗与衰减 92

4.3.5 矩形波导尺寸的选择 94

4.4 平行平板波导 95

4.5 圆形波导 97

4.5.1 场方程 97

4.5.2 圆形波导的传输特性 100

4.5.3 圆形波导的三个主要模式 101

4.6 光纤波导 103

4.6.1 光纤波导简介 103

4.6.2 光纤的导光原理 104

4.6.3 多模光纤和单模光纤 105

4.6.4 光纤的传输特性 108

4.6.5 光纤通信系统 110

4.7 微带线 114

4.7.1 微带线的基本原理 114

4.7.2 有效介电常数、特征阻抗和衰减的计算公式 115

习题 116

第5章 微波与射频谐振电路 118

5.1 谐振腔的特性参数 119

5.1.1 谐振波长（或谐振频率） 119

5.1.2 品质因数 119

5.1.3 损耗电导 120

5.1.4 有载品质因数 121

5.2 传输线谐振电路 122

5.2.1 短路传输线 122

5.2.2 开路传输线 124

5.3 矩形谐振腔 126

5.3.1 矩形谐振腔中的振荡模 126

5.3.2 矩形谐振腔的谐振波长λ0 127

5.3.3 矩形谐振腔的主模TE101 128

5.4 圆柱形谐振腔 130

5.5 介质谐振腔 132

5.6 谐振腔与外电路的耦合 134

5.6.1 临界耦合 134

5.6.2 缝隙耦合带谐振器 135

习题 136

第6章 微波与射频网络分析 138

6.1 端口网络及模式等效传输线 139

6.1.1 端口网络 139

6.1.2 模式等效传输线 140

6.1.3 单口网络的传输特性 141

6.2 阻抗参量Z与阻抗矩阵 142

6.3 导纳参量Y与导纳矩阵 145

6.4 混合参量h与混合矩阵 147

6.5 转移参量与转移矩阵 149

6.6 散射参量S与散射矩阵 152

6.6.1 散射参量与散射矩阵 152

6.6.2 双端口网络接外电路分析 154

6.7 传输参量T与传输矩阵 159

6.8 阻抗、导纳、传输和混合参量的相互转换以及散射参量的变换 160

习题 163

第7章 阻抗匹配与阻抗变换 165

7.1 引言 166

7.2 阻抗匹配网络 166

7.2.1 L型匹配网络 166

7.2.2 T型匹配网络 172

7.2.3 Ⅱ型匹配网络 174

7.3 Smith圆图阻抗匹配网络设计 176

7.4 阻抗变换器 180

7.4.1 单节λ/4变换器 180

7.4.2 多节λ/4变换器 181

习题 183

第8章 定向耦合器与滤波器 185

8.1 定向耦合器 186

8.1.1 定向耦合器的两种常用表示符号和常规功率流向 186

8.1.2 定向耦合器的表征参量 187

8.1.3 定向耦合器的类型 187

8.1.4 耦合器的应用和耦合器方向性的测量 189

8.2 滤波器的基本概念 190

8.2.1 滤波器的基本形式 190

8.2.2 滤波器的功率 191

8.2.3 插入损耗 192

8.2.4 回波损耗 192

8.3 镜像参量法 193

8.3.1 镜像阻抗 193

8.3.2 电压传递函数 194

8.3.3 典型的二端口网络的有关参数计算 194

8.3.4 低通和高通滤波器 195

8.4 插入损耗法 197

8.5 滤波器的设计与转换 198

8.5.1 巴特沃兹滤波器 198

8.5.2 切比雪夫滤波器 200

8.5.3 特殊响应滤波器 203

8.5.4 滤波器转换 203

8.6 阻抗与导纳变换器 208

8.7 微波滤波器 210

8.7.1 理查德变换 210

8.7.2 科洛达恒等关系 211

习题 212

第9章 功率衰减器与功率分配器 214

9.1 功率衰减器与功率分配器的技术参数 215

9.2 功率衰减器 216

9.2.1 T型同阻式衰减器（Z1=Z2=Z0） 217

9.2.2 Ⅱ型同阻式衰减器（Z1=Z2=Z0） 217

9.2.3 异阻式衰减器 218

9.2.4 应用型衰减器 219

9.3 T型（Y型）功率分配器 223

9.3.1 无耗分配器 223

9.3.2 电阻式功率分配器 225

9.4 电感电容式比例功率分配器 226

9.4.1 电感电容式功率分配器 226

9.4.2 比例型功率分配器 227

习题 228

第10章 振荡器与放大器 229

10.1 振荡器 230

10.1.1 RF振荡器 230

10.1.2 晶体振荡器 235

10.1.3 微波振荡器 236

10.2 锁相环 238

10.3 微波固态源简介 252

10.4 磁控管 254

10.5 微波射频放大器 255

10.5.1 最大增益放大器 256

10.5.2 低噪声放大器 257

10.5.3 宽带放大器 260

10.5.4 前置放大器 266

10.5.5 功率放大器 267

习题 274

第11章 射频识别 276

11.1 射频识别概述 277

11.1.1 射频识别简述 277

11.1.2 射频识别的特点 278

11.1.3 射频识别标准、管理与开发简介 279

11.2 RFID读写器 280

11.2.1 读写器概述 280

11.2.2 RFID的基本原理 280

11.2.3 读写器的组成结构 282

11.2.4 单片机读写器 284

11.2.5 DSP的RFID读写器 290

11.3 电子标签 293

11.3.1 电子标签简介 293

11.3.2 不同频段的电子标签 294

11.3.3 电子标签协议 296

11.3.4 电子标签的结构 297

11.3.5 电子标签芯片 298

11.4 射频识别应用举例 299

11.4.1 供应链应用 299

11.4.2 高速公路不停车收费管理系统概述 300

11.4.3 第二代身份证 300

习题 301

第12章 射频／微波发射与接收 302

12.1 天线基础知识 303

12.1.1 天线的基本概念 303

12.1.2 天线口径 304

12.1.3 天线的场区 305

12.1.4 天线发射功率与接收功率的关系 306

12.1.5 波瓣图 306

12.1.6 天线辐射 308

12.2 天线参量 310

12.2.1 波束范围（波束立体角）ΩA与波束效率 310

12.2.2 定向性和辐射方向图 311

12.2.3 天线增益 311

12.2.4 谐振频率 312

12.2.5 工作频带宽度 312

12.2.6 天线阻抗 313

12.2.7 驻波比 313

12.2.8 极化 314

12.3 偶极子天线 314

12.3.1 偶极子天线简介 314

12.3.2 偶极子天线的辐射功率 315

12.3.3 偶极子天线的辐射电阻和传递的功率 315

12.4 环天线与螺旋聚束天线 316

12.4.1 环天线的远场表达式 316

12.4.2 辐射效率 317

12.4.3 螺旋聚束天线 318

12.5 八木天线 319

12.6 微带贴片天线 320

12.7 抛物面天线 322

12.7.1 抛物面反射镜天线 322

12.7.2 栅状抛物面天线 324

12.7.3 抛物面天线的仿真 325

12.8 移动通信系统的天线 327

12.9 智能天线 328

12.9.1 智能天线的基本结构 328

12.9.2 智能天线的工作原理 330

12.9.3 智能天线应用实例——TD-SCDMA系统中智能天线技术的实现 330

12.9.4 智能天线技术与未来移动通信 334

12.10 卫星天线 335

12.10.1 卫星天线系统 335

12.10.2 地球站的天线馈线系统 336

习题 339

第13章 微波射频电路设计与仿真 340

13.1 微波与射频仿真软件概述 341

13.2 ADS软件的使用方法 343

13.2.1 ADS 工程相关操作 343

13.2.2 ADS设计相关操作 345

13.2.3 ADS仿真结果显示和分析相关操作 348

13.2.4 ADS仿真相关操作 349

13.2.5 ADS的输入输出 350

13.3 功率分配器的设计与仿真 352

13.3.1 建立工程与设计电路图 352

13.3.2 电路图仿真 357

13.3.3 实验测试 359

13.4 HFSS简介 360

13.4.1 HFSS的启动 361

13.4.2 设置HFSS 工程文件的默认路径 361

13.4.3 HFSS设计流程 362

13.5 微带贴片天线的HFSS设计和建模 363

13.5.1 设计指标和天线几何结构参数计算 363

13.5.2 微带天线建模 364

13.5.3 新建HFSS工程 365

13.5.4 创建微带天线模型 365

13.5.5 查看天线谐振点 369

习题 370

附录A 重要的矢量公式 371

附录B 分贝和奈培 373

附录C 标准矩形波导主要参数表 375

附录D 常用同轴射频电缆特性参数表 377

附录E 本书重要的数学公式 379

附录F 术语表 381

参考文献 388