微波技術基礎

本書從介紹基本電路分析到微波理論的過渡入手，引出了傳輸線理論、史密斯圓圖構顧與運用以及微波網路分析理論，在此基礎上進行了實際微波傳輸線和微波器件的介紹。

本書在每個主題之後提供“經驗總結”以及“提示”等內容加深學生理解和掌握學習方法；在每章的小結後面，提供“主要名詞的中英文對照”，有助於學生掌握相關專業英語辭彙，同時也有助於教師進行雙語教學；每章結尾提供相當數量的習題以及應用實例等，有利於進一步鞏固所學理論以及了解相關理論的應用情況，幫助學生加深對概念的理解。

第1章 緒論 1

1.1 微波的起源和波段劃分 1

1.2 微波的特點和應用 2

1.3 微波問題的分析方法 3

第2章 從低頻電路到微波分析 5

2.1 基本電路元件 5

2.2 電壓和電流相量 9

2.3 阻抗和導納 10

2.3.1 阻抗 10

2.3.2 導納 11

2.4 電路分析基本定律 12

2.5 正弦穩態條件下的功率計算 13

2.6 分貝 15

2.7 趨膚效應 17

本章小結 18

主要名詞中英文對照表 19

參考文獻 19

習題 19

第3章 分佈電路與傳輸線理論 21

3.1 微波傳輸線 21

3.1.1 定義 22

3.1.2 分類 22

3.2 長線理論與分佈參數 23

3.2.1 電路理論與傳輸線理論的區別 23

3.2.2 分佈參數效應 23

3.2.3 長線理論 23

3.2.4 分佈參數 24

3.3 傳輸線的等效電路 24

3.4 電報方程及其求解 25

3.4.1 電報方程 25

3.4.2 電報方程的解 26

3.5 傳輸線的特徵參數 29

3.5.1 輸入阻抗 29

3.5.2 反射係數 30

3.5.3 駐波比 33

3.5.4 輸入阻抗Zin與反射係數的關係 33

3.5.5 輸入功率 34

3.6 傳輸線的工作狀態 34

3.6.1 行波狀態 34

3.6.2 駐波狀態 35

3.6.3 行駐波（混合波）狀態 37

3.6.4 無限長均勻無耗傳輸線 38

3.7 廣義無耗傳輸線求解 39

本章小結 44

主要名詞中英文對照表 45

參考文獻 45

習題 46

第4章 史密斯圓圖與阻抗匹配 49

4.1 Smith圓圖 50

4.1.1 Smith圓圖的基本構成 50

4.1.2 Smith圓圖的特點 53

4.1.3 Smith圓圖的應用 54

4.1.4 Smith導納圓圖 60

4.2 阻抗匹配 62

4.3 支節匹配器 64

4.3.1 單支節匹配器 64

4.3.2 雙支節匹配器 71

4.3.3 三支節匹配器 75

4.4 /4阻抗變換器 76

4.4.1 /4阻抗變換器類型 76

4.4.2 /4阻抗變換器的幅頻效應 77

4.5 小反射理論 79

4.6 二項式（最大平坦特性）多節阻抗變換器 81

4.7 切比雪夫（等波紋特性）多節阻抗變換器 83

4.7.1 切比雪夫多項式 83

4.7.2 切比雪夫多節阻抗變換器設計 84

4.8 漸變傳輸線 86

4.8.1 指數漸變線 86

4.8.2 具有三角分佈的漸變線 87

本章小結 88

主要名詞中英文對照表 88

參考文獻 88

習題 88

第5章 微波網路理論與分析 91

5.1 微波網路概念及等效關係 92

5.1.1 微波網路概念及特性 92

5.1.2 模式電壓與模式電流 93

5.1.3 微波傳輸線等效為平行雙線 95

5.1.4 不均勻區域等效為網路 96

5.2 微波網路參量 98

5.2.1 微波網路的電路參量 98

5.2.2 微波網路的波參量 101

5.2.3 微波網路參量之間的轉換 105

5.2.4 參考面移動對網路參量的影響 108

5.3 微波網路參量的性質 109

5.3.1 互易網路 109

5.3.2 對稱網路 109

5.3.3 無耗網路 110

5.4 二埠微波網路的工作特性參量 111

5.4.1 電壓傳輸係數T 111

5.4.2 衰減 112

5.4.3 插入相移θ 113

5.4.4 插入駐波比ρ 113

5.5 微波網路的組合 114

5.5.1 網路的串聯 114

5.5.2 網路的並聯 114

5.5.3 網路的級聯 115

5.6 信號流圖分析及其應用 115

5.6.1 信號流圖的建立 115

5.6.2 信號流圖的簡化法則 117

5.6.3 信號流圖在微波測量中的應用 118

本章小結 121

主要名詞中英文對照表 122

參考文獻 123

習題 123

第6章 實用微波傳輸線與波導 126

6.1 傳輸線的一般傳輸特性 127

6.1.1 以縱向場分量表示橫向場分量 127

6.1.2 傳輸波型 128

6.2 矩形波導 129

6.2.1 矩形波導中縱向場分量的波動方程及其解 129

6.2.2 矩形波導中TE與TM波的各場分量 131

6.2.3 TE與TM波的參量 131

6.2.4 矩形波導TE10模 134

6.2.5 管壁電流 135

6.2.6 矩形波導的傳輸特性 136

6.3 圓波導 140

6.3.1 圓波導縱向場分量的波動方程 140

6.3.2 橫向場分量與Ez、Hz的關係式 141

6.3.3 圓波導的TM模 141

6.3.4 圓波導的TE模 143

6.3.5 圓波導TE波、TM波的電磁波參量及傳輸特性 144

6.3.6 圓波導的三種常用模式 145

6.4 同軸線 150

6.4.1 TEM模 150

6.4.2 同軸線的高次模 152

6.4.3 同軸線的損耗 153

6.4.4 同軸線的傳輸功率、耐壓和功率容量 154

6.4.5 同軸線的設計 155

6.5 平面傳輸線 156

6.5.1 常見平面傳輸線及其結構 156

6.5.2 微帶線的有效介電常數 157

6.5.3 微帶線的特性參量 158

6.5.4 微帶線的衰減 158

本章小結 159

主要名詞中英文對照表 160

參考文獻 161

習題 161

第7章 微波諧振器 162

7.1 串聯和並聯諧振電路 162

7.1.1 串聯諧振電路 162

7.1.2 並聯諧振電路 164

7.1.3 有載和無載Q 166

7.2 傳輸線諧振器 166

7.2.1 短路/2傳輸線 166

7.2.2 短路/4傳輸線 168

7.2.3 開路/2傳輸線 169

7.3 矩形波導諧振腔 170

7.3.1 諧振頻率 171

7.3.2 TE10l模的Q值 172

7.4 圓形導腔 174

7.4.1 諧振頻率 174

7.4.2 TEmnl模的Q值 175

7.5 介質諧振腔 177

7.6 諧振腔的激勵 180

7.6.1 臨界耦合 180

7.6.2 縫隙耦合微帶諧振器 181

7.6.3 小孔耦合空腔諧振器 183

本章小結 184

主要名詞中英文對照表 185

參考文獻 185

習題 185

第8章 功率分配器和定向耦合器 189

8.1 功率分配器 189

8.1.1 功分器的基本特性 189

8.1.2 無耗T形結功分器 192

8.1.3 微帶線功分器 194

8.1.4 Wilkinson功率分配器 196

8.2 定向耦合器 200

8.2.1 定向耦合器的基本特性 200

8.2.2 定向耦合器的技術指標 202

8.2.3 雙孔定向耦合器 203

8.2.4 正交（90°）混合網路 204

8.2.5 耦合線定向耦合器 207

8.2.6 180°混合網路 213

本章小結 220

主要名詞中英文對照表 221

參考文獻 221

習題 221

第9章 微波濾波器 224

9.1 濾波器的基本原理 224

9.1.1 濾波器原理 224

9.1.2 主要技術指標 225

9.1.3 微波濾波器的綜合設計程序 225

9.2 低通原型 226

9.2.1 低通原型的一般概念 226

9.2.2 用功率損耗比表徵 226

9.2.3 最大平坦特性 227

9.2.4 等波紋特性 228

9.2.5 橢圓函數特性 230

9.2.6 線性相位 231

9.3 濾波器的頻率變換 232

9.3.1 阻抗和頻率定標 232

9.3.2 低通濾波器頻率定標 232

9.3.3 低通到高通轉換 233

9.3.4 低通到帶通轉換 234

9.3.5 低通到帶阻頻率變換 235

9.4 濾波器的實現——由LC集總電路到微波電路的轉換 237

9.4.1 理查德變換 237

9.4.2 科洛達恆等變換 237

9.4.3 阻抗和導納倒相器 240

9.5 階躍阻抗低通濾波器 240

9.6 耦合線濾波器 248

9.6.1 耦合線段的濾波特性 248

9.6.2 耦合線帶通濾波器的設計 250

9.7 耦合諧振器濾波器 254

9.7.1 用四分之一波長諧振器的帶阻和帶通濾波器 254

9.7.2 用電容性耦合串聯諧振器的帶通濾波器 257

本章小結 258

主要名詞中英文對照表 259

參考文獻 260

習題 260