內容簡介

大功率廣播電視多頻道閤成技術在國內得到廣泛的應用與發展。本書基本概念簡潔，沒有復雜的理論推導，結閤現代計算機仿真技術和大量工程實例，講述大功率射頻無源器件的基礎知識，包括基本器件、定嚮耦閤器、濾波器、諧振腔的溫度補償、阻抗變換與匹配、功率分配與閤成及發射天綫等。

作者簡介

　　居繼龍，1996-2003年在瑞典TERACOM Components AB 做研發工作 2004-2014年在中國傳媒大學任教授並指導碩士和博士研究生

目錄

第1章
基礎知識
1．1 引言 / 2
1．2 射頻網絡與網絡參數 / 5
1．2．1 射頻網絡等效 / 5
1．2．2 網絡參數矩陣 / 6
1．2．3 射頻網絡特性 / 8
1．2．4 基本射頻網絡和網絡參數 / 10
1．3 射頻網絡級聯和網絡參數轉換 / 12
1．4 對稱射頻網絡的奇偶模分析方法 / 14
1．5 功率與熱量 / 18
1．6 傳輸綫 / 19
1．6．1 同軸綫 / 21
1．6．2 矩形波導 / 27
1．7 諧振腔 / 30
1．7．1 同軸腔 / 31
1．7．2 矩形腔 / 35
1．7．3 圓柱腔 / 36
1．8 軟件設計工具 / 38
1．9 小結 / 39
1．10 參考文獻 / 39
第2章
基本器件
2．1 概述 / 42
2．2 同軸綫 / 42
2．3 電纜接頭 / 44
2．4 轉接器 / 47
2．4．1 同軸―同軸轉接器 / 47
2．4．2 同軸―波導轉接器 / 48
2．5 彎頭 / 49
2．6 連接組件 / 50
2．7 耦閤裝置 / 52
2．7．1 探針耦閤 / 52
2．7．2 小環耦閤 / 53
2．7．3 窗口耦閤 / 55
2．7．4 組閤耦閤 / 55
2．8 接地裝置 / 55
2．9 速調管輸齣窗口 / 57
2．10 小結 / 59
2．11 參考文獻 / 59
第3章
定嚮耦閤器
3．1 概述 / 62
3．2 性能指標和分析方法 / 63
3．3 波導耦閤器 / 67
3．4 分支綫耦閤器 / 68
3．5 同軸綫耦閤器 / 72
3．6 平行綫耦閤器 / 75
3．7 多節平行綫耦閤器 / 79
3．8 耦閤器的級聯 / 83
3．9 小結 / 84
3．10 參考文獻 / 85
第4章
濾波器
4．1 濾波器設計的一般理論 / 88
4．1．1 諧振腔等效電路 / 89
4．1．2 諧振腔等效電路的一般解 / 91
4．1．3 耦閤電容矩陣 / 94
4．1．4 耦閤極性 / 98
4．2 帶通濾波器 / 100
4．2．1 同軸型帶通濾波器 / 101
4．2．2 波導腔帶通濾波器 / 103
4．2．3 掃頻帶通濾波器 / 108
4．3 幾種寬帶濾波器 / 110
4．3．1 低通和高通濾波器 / 110
4．3．2 帶阻濾波器 / 112
4．3．3 交指型濾波器 / 114
4．4 濾波器的調試 / 116
4．5 小結 / 118
4．6 參考文獻 / 118
第5章
諧振腔的溫度補償
5．1 諧振腔的溫度特性 / 121
5．2 微擾理論 / 124
5．3 溫度補償技術 / 126
5．4 小結 / 134
5．6 參考文獻 / 135
第6章
阻抗變換與匹配
6．1 Smith圓圖 / 137
6．2 ? /4階梯阻抗變換器 / 141
6．3 短階梯阻抗變換器 / 145
6．4 交指型阻抗變換器 / 149
6．5 阻抗調配器 / 151
6．6 大功率吸收負載 / 154
6．7 小結 / 159
6．8 參考文獻 / 159
第7章
功率分配和閤成
7．1 功率分配 / 161
7．1．1 λ/4階梯變換功率分配器 / 161
7．1．2 Wilkinson 功率分配器 / 166
7．1．3 分支耦閤型功率分配器 / 170
7．1．4 耦閤綫型功率分配器 / 170
7．2 功率閤成器 / 172
7．2．1 延時綫型多工器 / 172
7．2．2 星型多工器 / 173
7．2．3 橋式多工器 / 177
7．2．4 定嚮濾波器多工器 / 178
7．2．5 多工器的選擇 / 179
7．3 開關切換係統 / 182
7．3．1 同軸開關切換 / 182
7．3．2 U型綫切換 / 183
7．3．3 熱切換 / 184
7．4 小結 / 185
7．5 參考文獻 / 186
第8章
發射天綫
8．1 概述 / 189
8．1．1 天綫的作用 / 189
8．1．2 天綫的分類 / 190
8．1．3 綫天綫的求解方法 / 191
8．2 電波傳播 / 192
8．2．1 電波傳播的形式與特點 / 192
8．2．2 視綫距離和路徑損耗 / 193
8．2．3 多徑傳播 / 194
8．3 綫天綫的參數 / 194
8．4 帶反射闆的半波對稱振子天綫 / 199
8．4．1 天綫陣方嚮圖 / 199
8．4．2 頻率及輻射特性 / 201
8．4．3 自阻抗與互阻抗 / 203
8．4．4 振子形狀和饋電方式 / 206
8．5 雙極化天綫 / 207
8．6 天綫係統的設計與安裝 / 209
8．7 小結 / 211
8．8 參考文獻 / 212

前言/序言

電磁波頻譜的射頻/微波頻段（30KHz～300GHz）有自身的特點，能夠以地麵波、直射波和天波的方式實現信號的長距離傳送，是地麵電視廣播、無綫通信和衛星傳輸等領域主要占用的頻段。隨著這些領域新技術的不斷齣現，每個應用項目都需要越來越多的頻譜資源，而總的頻譜資源是有限的，所以如何分配並管理使用好這些有限的頻譜資源顯得非常重要。射頻無源器件，如傳輸綫、耦閤器、濾波器、閤成器及天綫等是無綫廣播和通信技術中的關鍵器件，在5G網絡和粒子加速器末級電磁能量交換中亦占有重要位置。

Matthaei，Young及Jones在20世紀60年代齣版過一本關於微波濾波器、阻抗匹配網絡和耦閤結構的專著，是一部射頻工作者常用的經典參考書籍。書中的基礎理論目前仍然適用，但一些設計方法已經得到瞭簡化和更新。2000年，Ian Hunter 齣版瞭一本有關微波濾波器的理論與設計一書，書中對設計微波濾波器所牽連的理論和方法進行係統的闡述, 並以設計實例驗證理論的正確性。2001年，Jia-Sheng Hong 和 M. J. Lancaster齣版瞭一本關於微帶濾波器在射頻/微波領域的應用一書，並在2011年修訂再版，書中討論瞭新型微帶濾波器的設計技術和小型化方法。其中，關於網路分析、傳輸綫和濾波器的設計理論不僅適用於微帶濾波器，也適用於其他形式濾波器的設計。

筆者根據多年在射頻/微波技術領域的研究與實踐齣版此書。書中涉及的射頻結構以同軸傳輸綫、帶狀綫、同軸諧振腔及波導諧振腔為主，頻率範圍從幾十兆赫茲到幾韆兆赫茲，功率等級從幾十瓦到幾百韆瓦。

根據技術指標進行器件選型和設計是一種綜閤方法，是以電路理論為基礎，結閤傳輸綫理論，由原型電路經過變換得到所需器件的網絡參數，最後進行射頻/微波實現。這是目前大部分有關微波器件書籍中都要介紹的綜閤理論。本書的特點是利用綜閤方法取得的設計成果，在充分理解基本電路、基本器件的基礎上，選擇相關網絡結構，建立數學模型，運用計算機仿真技術的優勢，通過調整參數，實現滿足技術指標的射頻結構或提齣改進和提高的辦法。本書實用性強，沒有過多的理論推導，更多的是介紹設計、仿真方法，討論射頻結構的實現。

根據不同精度要求，采用不同的近似方法，建立不同的數學模型，從而得到不同的仿真速度，精度高，模型復雜，仿真速度慢，在實際應用時，往往隻需要預測一種可能的趨勢，可以用簡易方法，如用集中參數代替分布參數，即可快速給齣結果。也可以在大係統中進行“粗”“細”結閤，將簡單結構和已知結果的結構用網絡參數錶示，對於局部關鍵部位，采用精細仿真得到相應子網絡的參數矩陣，最後閤並網絡，得到係統參數。

本書內容包含基礎知識、基本器件、定嚮耦閤器、濾波器、諧振腔的溫度補償、阻抗變換與匹配、功率分配與閤成及發射天綫共8章，同時給齣許多工程設計實例。

目前，大功率廣播電視多頻道閤成技術在國內得到廣泛的應用與發展，筆者希望本書對從事相關領域的研究人員和工程技術人員有參考和幫助作用，也可以供射頻/微波技術專業的學生學習與參考。

筆者感謝羅一鳴教授在專業方麵給予的指導；感謝TERACOM Components AB給予的研究與實踐機會；感謝中國傳媒大學提供的研究與教學平颱；感謝北京飛卡科技有限公司提供的部分圖片和測試結果；感謝從事微波濾波器和天綫理論與設計的研究人員，他們提供瞭大量有價值的參考文獻。

筆者感謝中國傳媒大學通信工程係主任逯貴禎教授在百忙之中抽齣時間審閱書稿並提齣寶貴意見；感謝理工學部部長劉劍波教授、車晴教授及李增瑞教授對本書齣版的大力支持。

感謝傢人和同事給予的理解、支持和幫助。

謹以此書紀念導師李孝勖教授和任朗教授。

居繼龍