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內容簡介

《微波技術（第二版）》以場、路及物理詮釋相結閤的方法係統闡述微波技術理論及其應用，包括導波理論及其在各種微波傳輸綫中的應用，傳輸綫理論及其在長綫和微波網絡中的應用，並從理論分析和物理解釋兩方麵剖析各種微波諧振器、微波元件和微波無源器件的結構機理、工作原理和分析設計方法。

目錄

目錄
前言
符號錶
緒論 1
0.1 微波技術的特點 1
0.2 微波特性與應用 3
0.3 本書內容及體係 6
第1章 導行波分析方法 7
1.1 引言 7
1.2 麥剋斯韋方程組邊界條件波動方程 9
1.3 導行波的場解法 14
1.4 導行波按縱嚮場分類及一般傳輸特性 18
習題 24
第2章 微波傳輸綫 25
2.1 微波規則波導 25
2.2 微波集成傳輸綫 62
2.3 微波傳輸綫中波的激勵耦閤模式轉換 72
習題二 77
第3章 傳輸綫理論 79
3.1 引言 79
3.2 傳輸綫等效模型 79
3.3 傳輸綫方程及其解 80
3.4 傳輸綫特性參量分布參量 82
3.5 無耗綫工作狀態分析 87
3.6 圓圖 98
3.7 阻抗匹配 108
習題三 118
第4章 微波網絡基礎 123
4.1 引言 123
4.2 導波係統中均勻區域的等效 123
4.3 導波係統中不均勻區域的等效 128
4.4 微波網絡參量 129
習題四 146
第5章 微波諧振器 149
5.1 引言 149
5.2 微波諧振器的基本參量 150
5.3 金屬波導諧振腔 154
5.4 傳輸綫諧振器 161
5.5 介質諧振器 165
5.6 諧振器的微擾原理 166
5.7 諧振器的激勵與模式選擇 167
5.8 諧振器與外電路的耦閤等效電路及耦閤參量 169
習題五 175
第6章 常用微波元件 177
6.1 引言 177
6.2 微波電阻性元件 177
6.3 微波電抗性元件 181
6.4 微波連接元件 187
6.5 拐角與分支 190
6.6 微波移相器 201
6.7 極化變換器 204
6.8 阻抗調配器 205
6.9 阻抗變換器 207
習題六 215
第7章 微波無源器件 218
7.1 微波功分器與定嚮耦閤器 218
7.2 微波濾波器 254
7.3 雙工器 281
7.4 微波鐵氧體器件 284
習題七 295
參考文獻 299
附錄 301
附錄A 磁流和磁偶極子等效磁流概念 301
附錄B 電壁與磁壁 302
附錄C 洛倫茲互易定理 303
附錄D 證明無耗網絡滿足[S]T[S]*=[1] 305
附錄E 矩形波導規格錶 306
附錄F 同軸綫規格錶 308
附錄G 雙導體傳輸綫分布參數及特性阻抗 309
附錄H 二端口網絡參量換算 310
附錄I 簡單二端口網絡[A]和[A]矩陣 311
附錄J 材料特性 312
附錄K 數學公式 313
附錄L 階梯過渡參數 315
附錄M 證明鏇轉式介質片移相器的相移量△ψ=2θ 318
附錄N 微波網絡[S]參量的 阻抗法”實驗測定方法 320
索引 322

精彩書摘

緒　　論
０．１　微波技術的特點
“微波技術”與其他電類課程一樣是研究某一指定頻段信號在其傳輸係統中的工作狀態；研究對信號幅度、相位、頻率等參量的控製、選擇和測量方法；研究對係統器件的分析與綜閤等。從電參量的角度看，它們都應涉及到功率、頻率、電壓、電流、電阻、電抗等，隻因“微波技術”所研究的信號頻段（３００ＭＨｚ～３００ＧＨｚ）遠高於電路、模電、數電中所討論的直流、低頻、高頻信號頻段（０Ｈｚ～幾百ＭＨｚ）（見圖０�玻彼�示的電磁波頻譜），這種頻率上的量變引起瞭傳輸綫從低頻集總參數到微波分布參數的質變（見錶０�玻鋇姆治齪退得鰨�。相應地，描述低頻電路的基本物理量電壓和電流在微波係統中已失去物理意義，原本在集總參數電路中成熟的歐姆定律、剋希霍夫電壓、電流定律等需在新的分布參數電路條件下加以演變纔能得以應用。
另一方麵，當傳輸綫幾何尺寸小於或接近於所傳輸信號波長時，該傳輸綫對其所傳輸的信號將産生電磁輻射，從而使電信號的傳輸問題本質上變成瞭電磁波的傳播問題，相應地，所用傳輸綫也將隨頻率的升高而從低頻段的單導綫迴路逐漸演變為雙導綫、同軸綫、波導等導波係統，統稱為微波傳輸綫。需藉助於電磁場理論分析微波信號在導波係統中的傳輸特性，同時需采用化整為零的方法將成熟的電路理論運用於微波傳輸綫中任一微分段上（視該微分段為集總參數電路係統）以建立沿綫電壓、電流所滿足的微分方程，進而解微分方程獲取本質上屬於分布參數特性的微波傳輸綫中沿綫電壓、電流的變化規律。
因此，“微波技術”是“場”與“路”兩種技術的結閤。
微波傳輸綫的分布參數特性決定瞭它在微波電路係統中不僅是傳輸信號功率的載體，也是構成各類微波元器件的主體。事實上，對不同微波傳輸綫采取摺、彎、分支，或開孔、槽、縫，或插入介質膜片、金屬膜片、銷釘、螺釘等手段可實現衰減、移相、變極化、功分、耦閤、濾波等功能。因此，微波傳輸綫是構成整個微波係統的核心和基礎。

０．２　微波特性與應用

微波在電磁波頻譜中其低頻端與“超短波”相連接而其高頻端與“遠紅外”毗鄰，對不同媒質（）具有不同的反射和透射特性，使其在雷達、地質地礦和射電天文等領域中可應用於探測，在工業中可應用於無汙染加熱和産品檢測等，在日常生活中可應用於無油煙食物烹飪和無綫通信，以及在醫學領域可應用於病理診斷和微波理療等。
舉幾個大傢能感悟到的例子：
飛機的導航，利用的是微波的反射特性。地麵機場雷達將微波饋源信號能量通過天綫聚集成電磁波束發送給目標，同時接收來自目標的反射波，經信號處理後辨認目標，並始終掃描監控著每次航班。天綫與雷達導航係統之間的默契配閤關係，如同我們人的眼睛與大腦配閤盯蹤移動目標一樣，從這個意義上講，天綫可稱為雷達的眼睛。微波對雷達來說就如同光綫對人的視力一樣重要，雷達一旦失去微波便會丟失目標，翱翔在天空的飛機就如同漫遊在荒野的盲人，漆黑一片，無人指路。另一方麵，若能駕馭飛機在敵方雷達的視野之外同時又在自傢監控雷達的視野之內，則可成功襲擊目標。曆史上日本偷襲美國珍珠港事件、阿富汗偷襲美國雙子樓的９．１１事件，都是高水平的微波專傢和超低空飛行傢乾的事。
微波爐烘、烤、熱、燜食物，利用的是微波的透射特性。讓微波爐産生的電磁波穿透進入食物內部，使食物的所有分子同時吸收微波能量，轉變為焦耳熱（犑犮＝σ犈），達到裏外同溫同熟，原汁原味的目的。為高效利用微波功率同時保護微波爐設備，應使用微波爐專用器皿，切忌直接將锡箔包裝食物放入微波爐加熱或使用金屬器皿，因金屬對微波産生全反射，結果，食物獲取不到微波能量而微波爐相當於自己在對自己開槍。
在瞭解微波特性後，人們在享受微波所帶來的手機通信方便的同時應盡量避免長時間貼近眼睛，因手機天綫的輻射對人體的負麵效應與微波爐烘烤食物的道理一樣，盡管手機輻射小至安全範圍之內，但對嬌嫩的眼球而言其纍積效應不可不防。因此，微波是一把雙刃劍，閤理應用纔能造福於人類。
利用微波對金屬材料的反射特性還可完成對香煙、茶葉、罐頭等锡箔包裝的整箱缺件檢測，見本書６．５節中關於魔Ｔ的應用舉例。
現在你也應推知到，航天領域中的深空探測技術一定是同時利用瞭微波對大氣層的透射特性和對航天器的反射特性。另外，你也能理解航天器再入過程中為何會齣現通信中斷的“黑障效應”，它是航天飛行器以幾十馬赫（１馬赫＝１倍音速）的高速再入大氣層過程中與周圍空氣劇烈摩擦而導緻錶層材料燭蝕和周圍空氣電離，形成一個包裹於飛行器錶麵的非均勻等離子體鞘套，從而對通信電磁波産生強烈吸收和反射的結果。

０．３　本書內容、體係和使用

全書內容共７章，概括為三句話，係統闡述瞭導波理論及其在規則導波係統場分析中的應用，傳輸綫理論及其對微波係統中均勻區和不均勻區電路的等效和應用，常用微波元器件的分析與綜閤。
對於係統學習微波技術的讀者，可將全書內容分為三部分：
第一部分，導波理論（第１章）及其應用（第２章），用“場”的方法分析微波傳輸綫；第二部分，傳輸綫理論（第３章）及其應用（第４章），用“路”的方法分析微波傳輸綫；第三部分，微波技術的綜閤應用，包括微波諧振器（第５章），常用微波元件（第６章）和微波無源器件（第７章）。對於已具有微波技術基礎的讀者，可根據自己的實際需要直接介入所需知識點，學習中若遇難點，可藉助於書末頁提供的索引查看關聯知識點內容。書中所涉及的各參量及其符號和量綱一並列於文前的“符號錶”中，以備辨識。
對於單求物理概念理解的讀者，可直接參閱各章節中相關概念和公式的“物理詮釋”部分。
對於授課內容的取捨，若開設４學分課，可覆蓋全部內容。若開設３學分課，可刪去７．３，７．４和７．５節，另外，對２．１．３小節和５．５節僅作定性介紹。若開設２．５學分課，可刪去２．１．３，５．５，５．６，５．７，７．３，７．４，７．５節，以及７．２．３小節中的小孔耦閤理論。在課時分配上，以第１，２，３章為主，因第４章內容學生有相關基礎，第５～７章內容是第１～３章內容的應用。應重在概念和基礎，概念清楚瞭纔能理解，基礎紮實瞭纔能應用。在前三章中又以第１章和第３章為重點，因第２章是用第１章的同一把鑰匙開不同形狀但鎖芯相同的鎖。具體課時的分配和討論深度，需根據不同教師的授課風格和麵授學生的素質靈活調整。

前言/序言

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