第1章 绪论 1
1.1 微波及其特点 1
1.1.1 微波的概念及波段划分 1
1.1.2 微波的特性 2
1.2 微波技术的发展和应用 3
1.2.1 微波技术的发展 3
1.2.2 微波技术的应用 4
1.3 微波技术的研究方法和基本内容 5
本章提要 6
习题 6
第2章 传输线理论 7
2.1 引言 7
2.1.1 传输线的种类 7
2.1.2 分布参数及分布参数电路 8
2.2 传输线方程及其解 10
2.2.1 传输线方程 10
2.2.2 传输线方程的解 11
2.2.3 入射波和反射波 13
2.3 传输线的特性参量 13
2.3.1 传播常数 14
2.3.2 特性阻抗 14
2.3.3 相速和相波长 15
2.3.4 输入阻抗 16
2.3.5 反射系数 17
2.3.6 驻波比和行波系数 18
2.3.7 传输功率 21
2.4 均匀无耗传输线工作状态的分析 21
2.4.1 行波状态（无反射情况） 22
2.4.2 驻波状态（全反射情况） 22
2.4.3 行驻波状态（部分反射情况） 28
2.5 阻抗圆图及其应用 31
2.5.1 阻抗圆图 32
2.5.2 导纳圆图 36
2.5.3 圆图的应用举例 37
2.6 传输线的阻抗匹配 40
2.6.1 阻抗匹配的概念 40
2.6.2 阻抗匹配的方法 41
2.7 传输线的计算机辅助计算 48
本章提要 56
习题 57
第3章 微波传输线 62
3.1 引言 62
3.2 交变电磁场基本关系式 63
3.2.1 麦克斯韦方程组 63
3.2.2 边界条件 64
3.2.3 交变电磁场的能量关系 65
3.3 理想导波系统的一般理论 65
3.3.1 TM波 65
3.3.2 TE波 68
3.3.3 TEM波 69
3.4 导波系统的传输特性 71
3.4.1 传播常数和截止波长 71
3.4.2 波的传播速度和色散 72
3.4.3 波阻抗 74
3.4.4 传输功率及损耗 75
3.5 矩形波导 75
3.5.1 矩形波导中传输波型及其场分量 76
3.5.2 矩形波导中电磁波型的传输特性 79
3.5.3 矩形波导中TE10模的特性 82
3.5.4 矩形波导中TE10模的激励 87
3.5.5 矩形波导中传输功率和功率容量 88
3.6 圆波导 89
3.6.1 TM波场分量表达式 91
3.6.2 TE波场分量表达式 92
3.6.3 截止波长及波型简并 93
3.6.4 圆波导中的三个主要模式 94
3.7 同轴线 96
3.7.1 同轴线传输主模——TEM模 96
3.7.2 同轴线中的高次模 98
3.8 带状线 100
3.8.1 特性参量 101
3.8.2 带状线尺寸的确定 105
3.9 微带线 105
3.9.1 微带线传输的主模 106
3.9.2 微带线的特性参量 106
3.9.3 微带线的色散特性和尺寸设计考虑 110
3.10 耦合带状线和耦合微带线 110
本章提要 116
习题 116
第4章 微波网络基础 119
4.1 引言 119
4.2 波导等效为平行双线 120
4.3 微波元件等效为微波网络 122
4.3.1 网络参考面的选择 122
4.3.2 不均匀区等效为微波网络 123
4.3.3 微波网络的特性 125
4.4 二端口微波网络 126
4.4.1 二端口微波网络的网络参量 126
4.4.2 二端口微波网络参量的相互转换 131
4.4.3 二端口微波网络参量的性质 131
4.4.4 无耗互易二端口网络的基本特性 134
4.5 基本电路单元的参量矩阵 135
4.6 二端口微波网络的组合及参考面移动的影响 139
4.6.1 二端口微波网络的组合 139
4.6.2 参考面移动对二端口网络参量的影响 141
4.7 二端口微波网络的工作特性参量 143
4.7.1 电压传输系数T 143
4.7.2 插入衰减A 143
4.7.3 插入相移θ 144
4.7.4 输入驻波比ρ 145
4.8 多端口微波网络 145
4.8.1 多端口网络的网络参量 145
4.8.2 无耗互易三端口的基本特性 146
4.8.3 无耗互易四端口的基本特性 147
4.9 微波网络的信号流图 148
4.9.1 信号流图的建立 149
4.9.2 信号流图的简化法则及其应用示例 150
本章提要 152
习题 153
第5章 常用微波元件 157
5.1 引言 157
5.2 波导中的电抗元件 158
5.2.1 电容膜片 158
5.2.2 电感膜片 159
5.2.3 谐振窗 159
5.2.4 螺钉 160
5.3 连接元件和终端负载 161
5.3.1 连接元件 161
5.3.2 终端负载 164
5.4 衰减器和移相器 166
5.4.1 衰减器 166
5.4.2 移相器 168
5.5 阻抗变换器 168
5.5.1 单节λ/4阻抗变换器 169
5.5.2 多节阶梯阻抗变换器 171
5.5.3 渐变线阻抗变换器 172
5.6 定向耦合器 174
5.6.1 定向耦合器的技术指标 174
5.6.2 波导型定向耦合器 176
5.6.3 平行耦合线定向耦合器 177
5.6.4 分支定向耦合器 182
5.7 微带功分器 184
5.8 波导匹配双T 185
5.8.1 波导的T形接头 185
5.8.2 普通双T和匹配双T 187
5.9 微波滤波器 189
5.9.1 利用λ/4传输线并联电抗元件的滤波器 191
5.9.2 利用高、低阻抗线构成的滤波器 192
5.10 微波谐振器 195
5.10.1 谐振器的电磁能量关系及品质因数Q 196
5.10.2 同轴谐振腔 198
5.10.3 矩形谐振腔 201
5.10.4 圆柱谐振腔 202
5.10.5 微带谐振器 205
5.10.6 谐振腔的等效电路 207
5.11 微波铁氧体元件 210
5.11.1 正、负圆极化波 210
5.11.2 圆极化波作用下铁氧体的重要特性 211
5.11.3 微波铁氧体元件 212
5.12 微波集成电路简介 214
5.12.1 电容 215
5.12.2 电感 217
5.12.3 电阻 220
5.12.4 谐振回路 220
5.12.5 滤波器 222
5.12.6 微波集成电路举例 224
本章提要 227
习题 228
第6章 微波电路计算机辅助分析 233
6.1 引言 233
6.2 待定导纳矩阵分析 234
6.2.1 待定导纳矩阵定义 234
6.2.2 待定导纳矩阵性质 235
6.2.3 待定导纳矩阵的建立方法和分布参数元件的待定导纳矩阵 236
6.2.4 多端网络组合的待定导纳矩阵 242
6.2.5 待定导纳矩阵的化简 246
6.2.6 程序设计举例 251
6.3 转移矩阵分析 270
6.3.1 多级级联 270
6.3.2 并联分支链 271
6.3.3 串联分支链 274
6.3.4 矩阵链并联 275
6.3.5 矩阵链串联 276
6.3.6 矩阵的串并联与并串联 278
6.3.7 电路外特性参数的计算 279
6.3.8 程序设计举例 280
6.4 散射矩阵分析 291
6.4.1 二端口网络级联的S参数 291
6.4.2 多端口网络互联的S参数 293
6.4.3 多端口S矩阵的端口化简 299
本章提要 302
习题 302
第7章 微波电路计算机辅助设计 306
7.1 引言 306
7.2 微波电路的最优化设计 308
7.2.1 引言 308
7.2.2 最优化设计的基本原理 308
7.3 目标函数 310
7.3.1 目标函数表达式 310
7.3.2 目标函数的极小和最小 313
7.3.3 最优化方法概述 316
7.4 无约束最优化的梯度法 317
7.4.1 最速下降法 318
7.4.2 牛顿法 320
7.4.3 DFP变尺度法 322
7.5 无约束最优化的直接方法 325
7.5.1 单纯形法 325
7.5.2 共轭方向法 328
7.6 有约束条件的最优化方法 330
7.6.1 外罚函数法 331
7.6.2 内罚函数法 334
7.7 最优化设计实例 335
7.7.1 多层折线圆极化器的等效网络 335
7.7.2 超宽带折线圆极化器的优化设计过程 337
7.8 微波电路敏感度分析 340
7.8.1 引言 340
7.8.2 敏感度的定义 340
7.8.3 敏感度的直接计算法 343
本章提要 346
习题 347
第8章 HFSS微波仿真 349
8.1 HFSS基本介绍 349
8.1.1 HFSS发展历程 349
8.1.2 HFSS仿真原理 350
8.1.3 HFSS仿真过程 350
8.1.4 HFSS的主要功能 351
8.1.5 HFSS的应用领域 351
8.2 HFSS软件系统 354
8.2.1 软件设计环境 354
8.2.2 基本操作 356
8.3 HFSS微波仿真范例 358
8.3.1 波导腔体内场分析 358
8.3.2 波导腔体内场优化 371
8.3.3 天线远场特性分析 378
8.3.4 贴片天线的特性分析及优化 386
8.3.5 带通滤波器的设计 397
本章提要 405
附录 406
附录一 矢量分析公式 406
附录二 矩阵运算简介 408
附录三 国产矩形波导管参数表 412
附录四 常用硬同轴线特性参数 414
附录五 常用同轴射频电缆特性参数 414
附录六 常用导体材料的特性参数 415
附录七 常用介质材料的特性参数 415
参考文献 416