微波技術與天線

《微波技術與天線》力求內容精練，物理概念清晰，文字易懂，便於自學。全書共分7章：緒論、傳輸線理論、微波規則傳輸系統、微波諧振腔、微波網路基礎、微波無源元件以及天線。《微波技術與天線》每章均精選了大量的例題和習題，其中例題和習題涵蓋核心內容，選題廣泛，難易適中。

《微波技術與天線》可供工科信息工程、電子科學與技術等專業的本科生、專科生以及高職學生用作教材，也可供高等學校有關專業的學生和有關科技人員用作參考書。

本書是在作者三十多年教學及科研實踐基礎上編寫而成的，系統講述電磁場與電磁波、微波技術、天線的基本概念、理論、分析方法和基本技術。第二版廣泛吸取了使用者的意見和建議，在保持初版基本結構和風格的同時，對部分章節作了調整和充實，並編製了教學課件。全書包括緒篇（電磁場理論概要）、上篇（微波傳輸線與微波元件）和下篇（天線基本原理與技術），分別講述電磁場與電磁波的基本概念與規律，電磁波導行傳輸與控制手段，電磁波輻射傳輸及相關技術問題。

本書結構緊湊、內容精練、體系完整、思路貫通，可作為高等院校電子信息類專業電磁場與微波技術、天線原理等課程的本科生教材，也可供相關專業的研究生和工程技術人員參考。

緒篇 電磁場理論概要

第1章 電磁場與電磁波的基本概念和規律

1.1 電磁場的四個基本矢量

1.1.1 電場強度E

1.1.2 高斯（Gauss）定律

1.1.3 電通量密度D

1.1.4 電位函數p

1.1.5 磁通密度B

1.1.6 磁場強度H

1.1.7 磁力線及磁通連續性定理

1.1.8 矢量磁位A

1.2 電磁場的基本方程

1.2.1 全電流定律：麥克斯韋第一方程

1.2.2 法拉第一楞次（Faraday-Lenz）定律：麥克斯韋第二方程

1.2.3 高斯定律：麥克斯韋第三方程

1.2.4 磁通連續性原理：麥克斯韋第四方程

1.2.5 電磁場基本方程組的微分形式

1.2.6 不同時空條件下的麥克斯韋方程組

1.3 電磁場的媒質邊界條件

1.3.1 電場的邊界條件

1.3.2 磁場的邊界條件

1.3.3 理想導體與介質界面上電磁場的邊界條件

1.3.4 鏡像法

1.4 電磁場的能量

1.4.1 電場與磁場存儲的能量

1.4.2 坡印廷（Poyllfing）定理

1.5 依據電磁場理論形成的電路概念

1.5.1 電路是特定條件下對電磁場的簡化表示

1.5.2 由電磁場方程推導出的電路基本定律

1.5.3 電路參量

1.6 電磁波的產生——時變場源區域麥克斯韋方程的解

1.6.1 達朗貝爾（D’Alembert）方程及其解

1.6.2 電流元輻射的電磁波

1.7 平面電磁波

1.7.1 無源區域的時變電磁場方程

1.7.2 理想介質中的均勻平面電磁波

1.7.3 導電媒質中的均勻平面電磁波

1.8 均勻平面電磁波在不同媒質界面的入射反射和折射

1.8.1 電磁波的極化

1.8.2 均勻平面電磁波在不同媒質界面上的垂直入射

1.8.3 均勻平面電磁波在不同媒質界面上的斜入射

本章小結

習題

上篇 微波傳輸線與微波元件

第2章 傳輸線的基本理論

2.1 傳輸線方程及其解

2.1.1 傳輸線的電路分佈參量方程

2.1.2 正弦時變條件下傳輸線方程的解

2.1.3 對傳輸線方程解的討論

2.2 無耗均勻傳輸線的工作狀態

2.2.1 電壓反射係數

2.2.2 傳輸線的工作狀態

2.2.3 傳輸線工作狀態的測定

2.3 阻抗與導納廁圖及其應用

2.3.1 傳輸線的匹配

2.3.2 阻抗圓圖的構成原理

2.3.3 阻抗圓圖上的特殊點和線及點的移動

2.3.4 導納圓圖

2.3.5 圓圖的應用舉例

2.4 有損耗均勻傳輸線

2.4.1 線上電壓、電流、輸入阻抗及電壓反射係數的分佈特性

2.4.2 有損耗均勻傳輸線的傳播常數

2.4.3 有損耗均勻傳輸線的傳輸功率和效率

本章小結

習題二

第3章 微波傳輸線

3.1 平行雙線與同軸線

3.1.1 平行雙線傳輸線

3.1.2 同軸線

3.2 微帶傳輸線

3.2.1 微帶線的傳輸模式

3.2.2 微帶線的傳輸特性

3.3 矩形截面金屬波導

3.3.1 矩形截面波導中場方程的求解

3.3.2 對解式的討論

3.3.3 矩形截面波導中的TElo模

3.3.4 矩形截面波導的使用

3.4 圓截面金屬波導

3.4.1 圓截面波導中場方程的求解

3.4.2 基本結論

3.4.3 圓截面波導中的三個重要模式TE11、TM01與TE01

3.4.4 同軸線中的高次模

3.5 光波導

3.5.1 光纖的結構形式及導光機理

3.5.2 單模光纖的標量近似分析

本章小結

習題三

第4章 微波元件及微波網路理論概要

4.1 連接元件

4.1.1 波導抗流連接

4.1.2 同軸線——波導轉接器

4.1.3 同軸線——微帶線轉接器

4.1.4 波導——微帶線轉接器

4.1.5 矩形截面波導——圓截面波導轉接器

4.2 波導分支接頭

4.2.1 E—T分支

4.2.2 H—T分支

4.2.3 雙T分支

4.3 波導R，L，C元件

4.3.1 匹配負載和衰減器

4.3.2 電抗元件

4.4 定向耦合器

4.4.1 定向耦合器的基本指標

4.4.2 波導窄壁雙孔耦合定向耦合器

4.5 阻抗變換器與阻抗調配器

4.5.1 阻抗變換器

4.5.2 阻抗調配器

4.6 微波諧振器

4.6.1 角柱腔——從傳輸模到諧振模

4.6.2 圓柱腔

4.7 微波鐵氧體元件

4.7.1 微波鐵氧體的物理特性

4.7.2 場移式隔離器

4.7.3 環流器

4.8 微波元件等效為微波網路

4.8.1 構成微波網路必須考慮的一些問題

4.8.2 二埠微波網路

4.9 微波網路的散射參量與傳輸參量

4.9.1 散射參量

4.9.2 傳輸參量

4.10 二埠微波網路參量

4.10.1 二埠微波網路參量的相互轉換

4.10.2 特定情況下二埠微波網路參量的性質

4.10.3 基本單元二埠微波網路的參量

4.10.4 微波網路參量的測定

4.11 微波網路的外特性參量

4.11.1 電壓傳輸係數

4.11.2 插入衰減L

4.11.3 插入相移

4.11.4 輸入駐波比p

本章小結

習題四

下篇 天線基本原理與技術

第5章 天線理論基礎

5.1 電流元的輻射場

5.2 行波長線天線

5.3 自由空間中的對稱振子天線

5.3.1 對稱振子上的電流

5.3.2 對稱振子天線的輻射場

5.4 發射天線的電特性參量

5.4.1 天線的方向性特性參量

5.4.2 天線輻射波的極化

5.4.3 天線的輻射功率與輻射電阻

5.4.4 天線的方向係數和增益

5.4.5 天線的輸入阻抗

5.4.6 天線的有效長度

5.4.7 天線的工作頻帶寬度

5.5 接收天線

5.5.1 接收天線接收電磁波的物理過程

5.5.2 天線的互易定理

5.5.3 天線的有效接收面積

5.5.4 付里斯（Friis）傳輸公式

5.5.5 接收天線的等效雜訊溫度

5.6 天線陣列

5.6.1 二元天線陣列

5.6.2 N元均勻直線陣列

5.6.3 圓陣

5.6.4 面陣、體陣和連續元陣

5.6.5 對稱振子陣列的輸入阻抗

5.7 相控陣與智能天線的基本原理

5.7.1 相控天線陣列

5.7.2 智能天線的基本原理——波束形成

5.8 地面對天線特性的影響

5.8.1 遠離地面架設的天線

5.8.2 近地架設的天線

5.9 離散陣列中其他常用單元線狀天線

5.9.1 摺合振子

5.9.2 圓環天線

5.10 以時變電場和時變磁場為源的基本輻射元

5.10.1 基本口徑面輻射源——惠更斯（Huygens）元

5.10.2 基本隙縫輻射元

本章小結

習題五

第6章 工程中常用的典型天線

6.1 電磁波在自然環境中的傳播

6.1.1 地表面波（地波）傳播

6.1.2 電離層反射（天波）傳播

6.1.3 直視（空間波）傳播

6.1.4 各波段電磁波的傳播

6.2 直立天線

6.2.1 直立天線的輻射場與方向性

6.2.2 直立天線的特性參量

6.2.3 直立天線性能的改善

6.3 水平偶極天線

6.3.1 方向函數與方向圖

6.3.2 基本特性參數

6.3.3 天線架設參數的選擇

6.4 菱形天線

6.4.1 菱形天線的構成及基本工作原理

6.4.2 菱形天線的架設

6.5 引向天線

6.5.1 引向天線的工作原理

6.5.2 輻射特性的分析計算方法

6.5.3 引向天線特性參量的近似計算

6.6 螺旋天線

6.6.1 螺旋天線的結構與輻射模式

6.6.2 軸向輻射模式螺旋天線的方向性

6.7 正交振子與電視發射天線

6.7.1 正交振子的輻射

6.7.2 翼面振子

6.8 移動通信用天線

6.8.1 手持機（移動台）用天線

6.8.2 基站台用天線

6.9 波導隙縫陣列天線

6.9.1 隙縫天線

6.9.2 波導隙縫天線陣列

6.10 微帶貼片天線的基本原理

6.10.1 矩形貼片微帶輻射元

6.10.2 微帶貼片天線的饋電

6.11 口徑面天線

6.11.1 波導終埠徑面的輻射特性

6.11.2 電磁喇叭

6.11.3 拋物反射面天線

6.11.4 雙反射面天線

本章小結

習題六

附錄

附錄A 矢量運算公式

附錄B 矩形截面波導參數

附錄C 圓截面波導參數

附錄D 平行雙線與同軸線的分佈參數

附錄E 常用硬同軸線參數

附錄F 常用射頻同軸電纜參數

附錄G 常用金屬導體材料性能

附錄H 常用介質材料性能

附錄I 電離層的基本參數

附錄J 電磁波頻譜劃分

附錄K 微波波段劃分

附錄L 民用電磁波頻率

參考文獻