本書系統(tǒng)地論述了微波技術(shù)與天線的基本原理、基本技術(shù)及其典型的應(yīng)用系統(tǒng)。在編寫中盡量深入淺出,對當(dāng)前技術(shù)熱點(diǎn),諸如無線傳感與射頻識別、光纖技術(shù)、智能天線、低溫共燒陶瓷(LTCC)、基片集成波導(dǎo)(SIW)等新技術(shù)進(jìn)行了討論。另外,本書較多地將理論與工程結(jié)合起來,強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用。
全書共分10章:均勻傳輸線理論、規(guī)則金屬波導(dǎo)、微波集成傳輸線、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、微波元器件、天線輻射與接收的基本理論、電波傳播概論、線天線、面天線及微波應(yīng)用系統(tǒng)。每章都附有本章小結(jié)和習(xí)題。
本書可作為電子信息類各專業(yè)本科生的教材,也可作為電子工程與通信工程技術(shù)人員或相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行繼續(xù)教育的參考書。
教材中所有章節(jié)的電子課件和“旋轉(zhuǎn)場”等19個(gè)精彩動(dòng)畫,可通過掃描相應(yīng)位置的二維碼獲取,對讀者學(xué)習(xí)掌握教材內(nèi)容有極大的幫助。
本書第一版自2001年11月出版至今已超過十五年,連續(xù)印刷了20次,累計(jì)銷量近12萬冊,全國幾十所重點(diǎn)高校將其作為教材使用, 東南大學(xué)等著名高校還將其作為研究生考試指定參考書。2007年本書被遴選為江蘇省精品教材。
為了進(jìn)一步體現(xiàn)工程教育和射頻微波技術(shù)的發(fā)展趨勢,根據(jù)許多師生的建議和意見,特做第三次修訂。
以“工業(yè)4.0”及“互聯(lián)網(wǎng)+”為特征的新一代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,使射頻及無線應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,相應(yīng)地微波與天線領(lǐng)域也出現(xiàn)了一些新趨勢,因此本次修訂在保持前三版特色的基礎(chǔ)上,強(qiáng)調(diào)工程實(shí)際應(yīng)用,為培養(yǎng)卓越射頻工程師提供有力支撐。
本次修訂中,除增加相關(guān)內(nèi)容之外,突出工程應(yīng)用,同時(shí)對部分表述略作修改以使閱讀更加流暢。同步出版的課件和學(xué)習(xí)指導(dǎo)書為老師節(jié)約課堂時(shí)間、把握重點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)提供了方便。
本書計(jì)劃學(xué)時(shí)數(shù)為72學(xué)時(shí),全書共分10章,包括微波技術(shù)、天線與電波傳播和微波應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)部分,每章都有本章小結(jié)和習(xí)題。第1~5章為微波技術(shù)部分,主要討論了均勻傳輸線理論、規(guī)則金屬波導(dǎo)、微波集成傳輸線、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和微波元器件,其中在微波集成傳輸線部分主要討論了帶狀線、微帶線、耦合微帶線、共面波導(dǎo)及介質(zhì)波導(dǎo)的傳輸特性,并對光纖傳輸原理及特性做了介紹;在“微波元器件”一章中從工程應(yīng)用的角度出發(fā),重點(diǎn)介紹了具有代表性的幾組微波無源元器件,主要包括連接匹配元件、功率分配與合成器件、
微波諧振器件和微波鐵氧體器件,還介紹了LTCC器件。第6~9章為天線與電波傳播部分,主要敘述了天線輻射與接收的基本理論、
電波傳播概論、線天線及面天線,其中在線天線部分側(cè)重介紹了在工程中常用的鞭天線、電視天線、移動(dòng)通信基站天線、
行波天線、寬頻帶天線、微帶天線等,還對智能天線技術(shù)做了簡要介紹。微波應(yīng)用系統(tǒng)安排在第10章,
主要討論了雷達(dá)系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)、微波遙感系統(tǒng)及無線傳感與射頻識別系統(tǒng)等四個(gè)典型系統(tǒng)。
上述三部分既有聯(lián)系又有相對靈活性,使用本書作教材時(shí)可根據(jù)不同的教學(xué)要求進(jìn)行取舍。
同時(shí)書中將專業(yè)詞匯加注英文以滿足工程需求。
本書由劉學(xué)觀和郭輝萍合編,劉學(xué)觀編寫了緒論、第1~5章及第10章,郭輝萍編寫了第6~9章,
曹洪龍同志參與了配套多媒體課件的設(shè)計(jì)與制作,周朝棟教授審閱了全書,責(zé)任編輯馬樂惠對本書提出了許多寶貴的意見,
在此表示誠摯的謝意。本書在成稿過程中得到了蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和同事、蘇州大學(xué)-禾邦電子無線輻射測試中心、
蘇州大學(xué)-兵器214所微波毫米波聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室有關(guān)同行的支持,高等學(xué)校電磁場教學(xué)與教材研究會(huì)的許多同志提出了一些具有建設(shè)性的意見,研究生田龍、胡晗之、張琪等同學(xué)提供了很多幫助,在此一并表示感謝。同時(shí)作者對西安電子科技大學(xué)出版社的大力支持表示誠摯的感謝。
由于作者水平有限,書中難免還存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,敬請廣大讀者批評指正。
E-mail:txdzlxg@suda.edu.cn
劉學(xué)觀 郭輝萍
2016年4月
緒論 1
第1章 均勻傳輸線理論 5
1.1 均勻傳輸線方程及其解 6
1.2 傳輸線阻抗與狀態(tài)參量 10
1.3 無耗傳輸線的狀態(tài)分析 13
1.4 傳輸線的傳輸功率、效率和損耗 19
1.5 阻抗匹配 21
1.6 史密斯圓圖及其應(yīng)用 27
1.7 同軸線及其特性阻抗 32
本章小結(jié)34
習(xí)題 35
第2章 規(guī)則金屬波導(dǎo) 38
2.1 導(dǎo)波原理 38
2.2 矩形波導(dǎo) 42
2.3 圓形波導(dǎo) 50
2.4 波導(dǎo)的激勵(lì)與耦合 55
本章小結(jié)57
習(xí)題 57
第3章 微波集成傳輸線 59
3.1 平面型傳輸線 59
3.2 介質(zhì)波導(dǎo) 75
3.3 光纖 79
本章小結(jié)84
習(xí)題 84
第4章 微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 85
4.1 等效傳輸線 85
4.2 單口網(wǎng)絡(luò) 88
4.3 雙端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗與轉(zhuǎn)移矩陣 89
4.4 散射矩陣與傳輸矩陣 94
4.5 多端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣 98
4.6 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量100
本章小結(jié)102
習(xí)題 102
第5章 微波元器件 104
5.1 連接匹配元件 104
5.2 功率分配與合成器件 112
5.3 微波諧振器件 122
5.4 微波鐵氧體器件 127
5.5 低溫共燒陶瓷(LTCC)器件132
本章小結(jié)132
習(xí)題 133
第6章 天線輻射與接收的基本理論 135
6.1 概論 135
6.2 基本振子的輻射 136
6.3 天線的電參數(shù) 139
6.4 接收天線理論 148
本章小結(jié)151
習(xí)題 151
第7章 電波傳播概論 152
7.1 電波傳播的基本概念 152
7.2 視距傳播 155
7.3 天波傳播 158
7.4 地面波傳播 161
7.5 不均勻媒質(zhì)的散射傳播 162
7.6 室內(nèi)電波傳播163
本章小結(jié)164
習(xí)題 164
第8章 線天線 165
8.1 對稱振子天線 165
8.2 陣列天線 171
8.3 直立振子天線與水平振子天線 181
8.4 引向天線與電視天線 189
8.5 移動(dòng)通信基站天線 198
8.6 螺旋天線 200
8.7 行波天線 203
8.8 寬頻帶天線 205
8.9 縫隙天線 208
8.10 微帶天線 210
8.11 智能天線 212
本章小結(jié)215
習(xí)題 215
第9章 面天線 217
9.1 惠更斯元的輻射 217
9.2 平面口徑的輻射 219
9.3 旋轉(zhuǎn)拋物面天線 226
9.4 卡塞格倫天線 233
本章小結(jié)235
習(xí)題 235
第10章 微波應(yīng)用系統(tǒng) 237
10.1 雷達(dá)系統(tǒng) 237
10.2 微波通信系統(tǒng) 240
10.3 微波遙感系統(tǒng) 242
10.4 無線傳感與射頻識別系統(tǒng) 245
本章小結(jié)248
習(xí)題 248
附錄 249
附錄一 標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)參數(shù)和型號對照 249
附錄二 史密斯圓圖 250
附錄三 [S]參數(shù)的多點(diǎn)測量法 251
附錄四 微波EDA電磁仿真軟件簡介 253
習(xí)題參考答案 256
參考文獻(xiàn) 261