电磁场与微波技术

第0章 绪论 1

0.1 电磁场理论和电路理论 1

0.2 电磁波的频谱 1

0.3 微波的特点及其应用 3

0.4 本书的主要内容 6

第1章 电磁场与电磁波的基本理论 7

1.1 电磁场中的基本矢量 7

1.1.1 电场强度 7

1.1.2 电位移矢量 8

1.1.3 磁感应强度 9

1.1.4 磁场强度 9

1.2 电磁场的基本方程 11

1.2.1 全电流定律 11

1.2.2 电磁感应定律 13

1.2.3 高斯定律 14

1.2.4 磁通量连续性定律 15

1.3 麦克斯韦方程组 15

1.3.1 麦克斯韦方程组的积分形式 15

1.3.2 麦克斯韦方程组的微分形式 16

1.3.3 数学知识补充 17

1.4 边界条件 18

1.4.1 边界上的电场强度和磁场强度 18

1.4.2 边界上的电位移矢量和磁感应强度 19

1.5 交变电磁场的能量及能流 20

1.6 静态场 23

1.6.1 静电场 24

1.6.2 恒流电场 30

1.6.3 恒流磁场 32

1.7 平面电磁波 37

1.7.1 平面电磁波概述 38

1.7.2 理想介质中的均匀平面波 38

1.7.3 导电媒质中的平面波 43

1.7.4 电磁波的极化 46

1.7.5 正弦平面波在不同界面上的垂直入射 48

1.7.6 正弦平面波在不同媒质分界面上的斜入射 50

1.8 计算机仿真分析 55

小结 58

习题 61

第2章 传输线理论 64

2.1 长线及分布参数电路模型 64

2.1.1 长线概述 64

2.1.2 分布参数电路模型 65

2.2 无耗传输线方程及其解 66

2.2.1 传输线方程 67

2.2.2 无耗传输线方程的通解 67

2.2.3 有耗传输线方程 71

2.3 无耗传输线的基本特性 72

2.3.1 传输特性 72

2.3.2 特性阻抗 73

2.3.3 输入阻抗和反射系数 74

2.3.4 驻波系数和行波系数 76

2.3.5 传输功率 78

2.4 无耗传输线的工作状态 79

2.4.1 行波工作状态（无反射情况） 79

2.4.2 驻波工作状态（全反射情况） 80

2.4.3 行驻波工作状态（部分反射情况） 84

2.5 阻抗圆图及其应用 87

2.5.1 阻抗圆图 87

2.5.2 导纳圆图 90

2.6 传输线阻抗匹配 91

2.6.1 共轭匹配 91

2.6.2 阻抗匹配 92

2.7 计算机仿真分析 95

小结 97

习题 98

第3章 微波传输线 102

3.1 引言 102

3.2 同轴线 103

3.3 带状线 107

3.4 微带传输线 108

3.5 耦合带状线和耦合微带线 111

3.6 金属波导传输线的一般理论 115

3.7 矩形波导 117

3.7.1 矩形波导中传输模式及其场分布 117

3.7.2 矩形波导中传输模式的纵向传输特性 120

3.7.3 矩形波导中传输模式的场结构 123

3.7.4 矩形波导中传输功率、功率容量及设计尺寸 128

3.8 圆波导 130

3.9 计算机仿真分析 133

小结 135

习题 136

第4章 微波网络基础 138

4.1 微波网络概述 138

4.2 等效传输线 139

4.3 微波元件等效为微波网络的原理 141

4.4 二端口微波网络 143

4.5 微波网络的工作特性参量 155

4.6 计算机仿真分析 157

小结 159

习题 161

第5章 微波元件 163

5.1 基本电抗元件 163

5.1.1 波导中的基本电抗元件 163

5.1.2 同轴线基本电抗元件 166

5.1.3 微带线基本电抗元件 167

5.2 终接元件、转接元件与分支元件 169

5.2.1 微波终接元件 169

5.2.2 微波转接元件 171

5.2.3 微波分支元件 172

5.3 阻抗调配器与阻抗变换器 176

5.3.1 阻抗调配器 176

5.3.2 阻抗变换器 179

5.4 衰减器和相移器 181

5.4.1 衰减器 181

5.4.2 移相器 182

5.5 定向耦合器 182

5.5.1 定向耦合器的技术指标 183

5.5.2 波导型定向耦合器 184

5.5.3 平行耦合线定向耦合器 185

5.5.4 分支定向耦合器 186

5.5.5 微带环形电桥 187

5.6 微波谐振器 188

5.6.1 微波谐振腔的基本参量 189

5.6.2 几种常用的微波谐振器 190

5.6.3 谐振器激励与耦合 192

5.7 微波滤波器与微波铁氧体元件 193

5.7.1 微波滤波器 193

5.7.2 铁氧体元件 195

5.8 计算机仿真分析 198

小结 201

习题 201

第6章 微波有源器件与电路 204

6.1 微波晶体管放大器 204

6.1.1 概述 204

6.1.2 微波晶体管放大器的稳定性 205

6.1.3 小信号微波晶体管放大器的设计 208

6.1.4 微波晶体管功率放大器 212

6.2 微波混频器 213

6.2.1 金属-半导体结二极管 214

6.2.2 变容二极管 216

6.2.3 收信混频原理及其等效电路 218

6.2.4 混频器的主要特性 221

6.2.5 混频器基本电路 223

6.2.6 混频器设计举例 227

6.3 微波振荡器 228

6.3.1 概述 228

6.3.2 负阻型振荡器的工作原理及其电路 228

6.3.3 微波晶体管振荡器的工作原理及其电路 231

小结 234

习题 235

第7章 天线 238

7.1 引言 238

7.2 天线基本理论 239

7.2.1 概论 239

7.2.2 基本振子的辐射 240

7.2.3 天线的电参数 242

7.2.4 接收天线理论 249

7.3 线天线 252

7.3.1 对称振子天线 252

7.3.2 天线阵 257

7.3.3 地面天线 266

7.3.4 常用天线设备 274

7.4 面天线 283

7.4.1 面天线分析方法 283

7.4.2 抛物面天线 285

7.4.3 卡塞格伦天线 290

7.5 电波传播 293

7.5.1 电波传播的基本概念 293

7.5.2 视距传播 295

7.5.3 天波传播 298

7.5.4 地面波传播 300

7.5.5 不均匀媒质的散射传播 301

7.6 天线的仿真分析 302

小结 305

习题 306

附录A 基本坐标及变换关系 309

附录B 矢量恒等式 313

附录C 常用导体材料的特性 315

附录D 常用介质材料的特性 316

参考文献 317