《教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材·高等学校电子信息类专业系列教材:微波技术与微波器件》 栾秀珍, 王钟葆, 傅世强, 房少军 9787302464174,7302464170

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商品编号: 3848576 类别: 图书 科技 电子与通信 教材
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本书为作者20年的教学经验积累,参阅了大量国外经典教材,配书教案(PPT)可到清华大学出版社网站本书页面下载。本书特色如下:
? 按照认知规律编排内容,注重知识的系统性和逻辑性;对基础概念和重要理论讲解透彻,便于理解和掌握,易教易学。
? 注重教材的实践性,从“技术应用”和“器件设计”两个角度论述基础知识,对重要知识点的基本应用进行了介绍。
? 在系统阐述基本理论的基础上,进一步介绍了典型的微波无源器件设计,给出了“设计原理”、“设计方法”、“设计实例与仿真”等,从多方面加强对学生设计能力的培养,有利于提高学生工程应用的实践能力。
? 各章均配有丰富的练习题,包括“分析”和“设计”两种类型,并提供了习题参考答案。
? 对于书中首次出现的重要专业技术词汇,均给出了英文注释,有利于提高学生阅读英文文献的能力。

目录

前言
第0章绪论
0.1微波的基本概念
0.2微波的特点
0.3微波技术的发展与应用
0.3.1微波技术的发展
0.3.2微波技术的应用
0.4微波电路的CAD软件
第1章微波传输线理论
1.1微波传输线的基本概念
1.1.1微波传输线的分类
1.1.2微波传输线的分析方法
1.2长线理论
1.2.1基本概念
1.2.2传输线方程及其解
1.3传输线的特性参数和状态参量
1.3.1传输线的特性参数
1.3.2状态参量
1.4无耗传输线的工作状态
1.4.1匹配状态
1.4.2全反射状态
1.4.3部分反射状态
1.5圆图
1.5.1阻抗圆图
1.5.2导纳圆图
1.5.3阻抗与导纳在圆图上的换算
1.5.4圆图的应用举例
1.6阻抗匹配
1.6.1阻抗匹配的概念
1.6.2负载阻抗匹配的方法
1.7传输线理论的适用范围
习题
第2章各种形式的微波传输线
2.1概论
2.2平行双线
2.3同轴线
2.3.1同轴线中的TEM模
2.3.2同轴线中的高次模
2.3.3功率容量与损耗
2.3.4同轴线尺寸的选择
2.4矩形波导
2.4.1矩形波导的结构与场分布
2.4.2矩形波导的基本特性参数
2.5圆形波导
2.5.1圆形波导的传输特性
2.5.2圆形波导中的三个主要模式及其应用
2.6介质波导
2.7微带线
2.7.1微带线的结构
2.7.2微带线中的工作模式
2.7.3微带线的特性阻抗
2.8平行耦合微带线
2.8.1概述
2.8.2奇偶模参量法
2.8.3用奇偶模参量法求平行耦合微带线的特性参量
2.8.4平行耦合微带线节
2.9共面波导和基片集成波导
2.9.1共面波导
2.9.2基片集成波导
2.10微波传输线中波的激励与模式转换
2.10.1激励器
2.10.2模式转换器
习题
第3章基本微波元件和阻抗变换器
3.1概论
3.2微波电阻性元件
3.2.1吸收式衰减器
3.2.2极化衰减器
3.2.3截止式衰减器
3.2.4匹配负载
3.3微波电抗性元件
3.3.1波导不连续性及波导元件的实现方法
3.3.2微带不连续性及微带元件的实现方法
3.4微波移相器
3.5极化变换器
3.6抗流式连接元件
3.7阻抗变换器
习题
第4章微波谐振腔
4.1概论
4.2谐振腔的基本参量
4.3矩形谐振腔
4.4圆柱形谐振腔
4.5同轴谐振腔和微带谐振器
4.5.1同轴谐振腔
4.5.2微带谐振器
4.6谐振腔的调谐、激励与耦合
4.6.1谐振腔的调谐
4.6.2谐振腔的激励与耦合
4.7谐振腔的等效电路和它与外电路的连接
4.8微波谐振腔的应用
4.8.1微波炉
4.8.2波长计
习题
第5章微波网络基础
5.1概论
5.2微波传输线与平行双线传输线间的等效
5.3微波网络参量
5.3.1网络参考面
5.3.2微波网络参量的定义
5.3.3网络参量间的相互关系
5.3.4网络参量的性质
5.3.5常用基本电路单元的网络参量
5.3.6参考面移动时网络参量的变化
5.4二端口网络的组合
5.5微波网络的工作特性参量
习题
第6章定向耦合器和功率分配器
6.1概论
6.2微带定向耦合器
6.2.1微带分支线定向耦合器
6.2.2微带混合环
6.2.3微带平行耦合线定向耦合器
6.3矩形波导定向耦合器
6.3.1矩形波导单孔定向耦合器
6.3.2矩形波导多孔定向耦合器
6.3.3矩形波导十字孔定向耦合器
6.3.4矩形波导匹配双T
6.3.5矩形波导裂缝电桥
6.4功率分配器
6.4.1二路功率分配器
6.4.2多路功率分配器
6.4.3宽带功率分配器
习题
第7章微波滤波器
7.1滤波器的基本知识
7.2低通原型滤波器
7.2.1基本概念
7.2.2平坦式低通原型滤波器的综合设计
7.2.3切比雪夫式低通原型滤波器的综合设计
7.3频率变换
7.3.1低通原型滤波器与低通滤波器间的频率变换
7.3.2低通原型滤波器与高通滤波器间的频率变换
7.3.3低通原型滤波器与带通滤波器间的频率变换
7.3.4低通原型滤波器与带阻滤波器间的频率变换
7.4变形低通原型及集中参数带通滤波器和带阻滤波器
7.4.1倒置变换器
7.4.2变形低通原型
7.4.3含倒置变换器的集中参数带通滤波器
7.4.4含倒置变换器的集中参数带阻滤波器
7.5滤波器电路的微波实现
7.5.1微波低通滤波器的微波实现
7.5.2微波带通滤波器的微波实现
7.5.3微波带阻滤波器的微波实现
件损耗和不连续性对滤波器性能的影响
7.5.5其他形式微波滤波器的微波实现
7.6多工器
习题
第8章微波铁氧体器件
8.1概论
8.2铁氧体中的张量磁导率
8.3场移式铁氧体隔离器及移相器
8.3.1场移式铁氧体隔离器
8.3.2场移式铁氧体移相器
8.4相移式铁氧体环行器
8.5铁氧体器件的应用
8.5.1在微波通信系统中的应用
8.5.2在雷达系统中的应用
8.5.3在微波测量中的应用
习题
第9章微波测量
9.1微波功率与频率的测量
9.1.1微波功率的测量
9.1.2微波频率的测量
9.2驻波比的测量
9.2.1概论
9.2.2实验仪器描述
9.2.3测量方法
9.3晶体检波器的校准及阻抗测量
9.3.1晶体检波器的校准
9.3.2驻波法测阻抗的基本原理
9.3.3测量方法
9.3.4实验仪器描述
9.3.5实验步骤
9.4衰减测量
9.4.1替代法
9.4.2散射参量法
9.5定向耦合器特性的测量
9.5.1技术指标
9.5.2测试方法
9.5.3实验步骤
附录A常用硬同轴线主要参数表
附录B标准矩形波导主要参数表
附录C习题参考答案
参考文献

序言

前言
随着高校教学改革的不断深入,回归工程教育、培养工程师已经成为工科高校的一个发展趋势,本书正是为顺应这种发展要求而编写的。工程人才的重要任务之一是“设计”,然而,目前市面上见到的微波类教材中很少有涉及“设计”内容的,致使目前在工程中还广泛应用的很多经典而重要的设计理论和方法面临失传的境地,而且新的设计方法和手段也没有得到及时补充。鉴于此,本书在作者原编著的、由北京邮电大学出版社出版的《微波技术》的基础上,通过增加一些与“设计”有关的内容而改编完成。书中含有“设计原理”“设计方法”“设计公式和图表”“设计实例与仿真”“设计类习题”等,从多方面加强对学生设计能力的培养。
学生在学习的过程中经常会有“所学知识有何用”的疑惑,为此,本书在介绍某些重要知识点时会适当介绍一些这些知识的主要应用。另外,器件的设计过程也是理论知识应用的一个过程,对学生加深对基础知识的理解和了解知识的运用方法都有帮助,因此,本书通过一些设计实例介绍所学知识在微波器件设计中的应用,从而使学生认识到学习这些知识的必要性和重要性。本书还提供了相应的设计类习题,通过布置设计类习题让学生亲历设计过程,可以使学生掌握所学知识的运用方法,同时增加学生的学习兴趣和设计成功后的成就感。
微波给人的印象是抽象的概念和烦琐的公式。麦克斯韦方程和网络(电路)理论是解决微波问题的基本方法。然而,工程中能够严格求解的问题是十分有限的,尤其是微波器件的设计问题,并不是简单地通过相关理论就能得到完全满足设计要求的设计结果。通常,器件设计的实际过程是首先根据基本理论给出初步设计结果,然后再通过相关理论和公式进行修正,运用仿真软件进行仿真优化,最后还要进行加工、测试、调整等,最终才能完成设计。因此,介绍微波器件完整的设计过程是非常必要的。本书通过一些设计实例对主要微波器件的设计过程进行了较完整的介绍。
在基本理论体系的基础上,进一步增加一些设计内容是顺理成章的事情。然而,增加了“设计”元素势必要增加教材的内容和篇幅,那么如何解决“学时数少和内容多”的矛盾呢?其实,设计过程就是基础知识的一个应用的过程,教师通过几个例题演示一下整个设计过程即可,其余的内容学生完全可以自行掌握。
鉴于以上所述,作者编著了本书。本书内容丰富,包含了微波技术的基础知识、基本分析理论和主要微波无源器件的设计方法;各章习题有分析和设计两种类型,并有习题答案可供参考;有PPT可供教师使用;还有与实验内容配套的虚拟微波实验软件可供没有条件建设微波实验室的学校选用。由于我们学识有限,经验不足,书中难免有不足之处,殷切地欢迎各位同行和读者提出宝贵意见,谢谢!
本书主要由栾秀珍、王钟葆、傅世强、房少军编著,谭克俊、金红、陈鹏、李婵娟等教师为本书做出了多方面的工作,在此表示衷心的感谢。微波/射频实验室的同学们为该书的例题进行了仿真验证,在此一并表示感谢。
作者2017年4月

后记

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文摘

第3章基本微波元件和阻抗变换器
第1章、第2章中分别讨论了微波传输线的基本理论和各种具体形式的微波传输线,本章介绍微波电路中基本元件的构成方法和阻抗变换器的设计方法。
3.1概论
在微波技术中,除了需要利用微波传输线来传输微波能量外,还需要有微波元件来对微波进行各种控制或变换,如控制波的振幅、频率、相位,变换波的极化方式等。
微波元件从外形到内部结构都与我们熟悉的集中参数电路元件完全不同,因为随着工作频率的升高,电路的概念发生了由集中参数到分布参数的转变,一段适当长度的终端短路或开路传输线可以起着电感、电容或LC谐振回路的作用。然而,微波元件虽然其外形、结构与集中参数的电路元件差异甚大,但其物理本质却是相同的,即那些能吸收微波能量的装置相当于电阻的作用,如衰减器和匹配负载等; 能局部集中磁场能量的装置相当于电感的作用,如波导中的感性销钉和电感膜片等; 能局部集中电场能量的装置相当于电容的作用,如波导中的容性螺钉和电容膜片等; 而能实现电、磁能量周期性变换的装置则相当于LC振荡回路的作用,如特定长度的各种微波传输线及波导系统中用的谐振窗等。
对于均匀传输系统中引入某种不均匀性所构成的微波元件,多数情况下求其严格的场解是困难的,工程上通常用等效电路来描述微波元件的主要特性。本章首先介绍几种常用的电阻性元件和电抗性元件。
3.2微波电阻性元件
常用的微波电阻性元件(Resistive Component)有衰减器和匹配负载。衰减器(Attenuator)是用来控制微波传输线中传输功率的装置,其通过对波的吸收、反射或截止来衰减微波能量。匹配负载(Matched Load)实质上也是一种衰减器,其作用是无反射地吸收传输到终端的全部功率以建立传输系统中的行波状态。
3.2.1吸收式衰减器
吸收式衰减器是在矩形波导中加入吸收片,利用吸收片吸收部分能量来实现衰减的。吸收片是一个涂有一层吸收物质(石墨或镍铬合金)的渐变刀形或两端呈尖劈形的介质片。吸收片做成刀形或尖劈形的目的是使波导的等效阻抗逐渐变化以减小反射。图3.21(a)、(b)、(c)分别给出了吸收片插入深度可调的刀形衰减器、吸收片固定的固定衰减器及吸收片沿宽边方向可移动的可调衰减器的结构示意图,图3.21(d)为图3.21(c)的立体图。由于吸收片与矩形波导中H10模的电场力线平行,故其片上将有电流J=σE流经吸收片,使一部分电磁能量转化为热能,构成衰减。图3.21(a)所示衰减器是通过改变吸收片的插入深度而改变衰减大小的。因为H10模的电场沿波导宽边的分布是中间强、两边弱,于是在图3.21(c)中,吸收片位于波导中央位置时衰减最大,移至窄壁时衰减最小。
ISBN9787302464174,7302464170
出版社清华大学出版社
作者栾秀珍
尺寸16