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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”T6

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1254

4.11.2 性质2256

4.11.3 性质3257

4.11.4 性质4257

4.11.5 性质5258

4.12 无耗四端口网络性质259

4.12.1 性质1259

4.12.2 性质2261

4.12.3 性质3262

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T286

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