微波技術基礎

本書是一部系統論述通信原理基本理論與方法的教程。全書共分為七章：第1章基礎知識，主要介紹通信的基本概念、通信系統的組成、分類，主要性能指標；第2章信道，主要介紹信道及信道容量的概念，白噪聲、帶限白噪聲的定義、調製信道信道模型及特性等；第3章信號分析，主要在研究確知信號的基礎上，介紹平穩隨機過程的定義，各態歷經性，高斯過程及其性質，窄帶信號的概念，隨機信號通過線性系統的輸出形式；第4章數字基帶通信系統，主要介紹數字基帶傳輸系統的組成和幾種常見的數字基帶信號，基帶傳輸的常用碼型，基帶濾波器，眼圖；第5章數字頻帶通信系統，主要介紹二進制振幅鍵控(2ASK)、二進制移頻鍵控(2FSK)、二進制相位鍵控(2PSK)和二進制差分相位鍵控(2DPSK)等幾種常見的數字調製信號的產生、表示式、解調方法以及抗噪聲性能比較；第6章模擬信號的數字傳輸，主要介紹脈衝編碼調製的一般原理，A律13折線法，逐次比較型編碼器的組成及各部分功能；第7章差錯控制編碼，主要介紹常見的差錯控制編碼方法，差錯控制編碼的一些基本概念、基本原理，線性分組碼以及循環碼的編碼方法及相關計算。 為便於讀者高效學習，快速掌握通信原理基本理論方法。本書作者在每章中都對主要知識點進行了提煉，設置本章要點、學習目標、內容點睛，對難於理解之處用例題做進一步講解分析。精心製作了電子書（教學資料）、完整的教學課件（7章PPT）以及在線答疑服務等內容。 本書適用於普通高等院校及高等職業技術院校本、專科電子信息工程、通信工程、物聯網等專業作為教材用書，也可以作為自學者的自學入門教程及有關工程技術人員參考書。

楊雪霞, 上海大學 ,博士生導師，上海大學電子科學與技術博士點學科帶頭人，天線與微波研究中心主任。於1991 年和1994 年分別獲得蘭州大學無線電物理專業理學學士和碩士學位，於2001 年獲得上海大學電磁場與微波技術專業工學博士學位。先後在蘭州大學任助教和講師，在上海大學任講師、副教授和教授。是中國電子學會天線分會委員，微波分會委員，IEEE高級會員，《Radio Science》和《上海大學學報》（自然科學版）編委。是*學位中心評審專家，上海市學位委員會第五屆學科評議組成員。研究領域包括現代天線理論與技術、微波輸能技術、微波電路和電磁場數值計算。出版專著《微波輸能技術》，在國內外核心期刊及學術會議上發表論文200餘篇，其中被SCI檢索期刊論文80 餘篇。主持完成國家科技部和總裝863項目 、軍委科技委創新項目及國家自然科學基金項目10項，上海市*和科委項目及企業研發項目15項。

扆梓軒 ,博士，上海大學 碩士生導師，入選上海市“揚帆計劃”。申請專利8項，已完成的成果轉化項目2項， IEEE Transactions on Power Electronics、IEEE Transactions on Antennas and Propagation等國際著名期刊審稿人。目前主持省部級項目、裝備研發項目、企業開發項目4項，先後參與各類及省部級項目8項

第0章緒論

0.1電磁波譜及微波

0.2微波的特點及其應用

0.3微波技術的發展

0.4微波技術的研究方法和基本內容

習題

第1章傳輸線理論

1.1引言

1.1.1傳輸線的種類

1.1.2分佈參數的概念

1.2傳輸線波動方程及其解

1.2.1傳輸線波動方程

1.2.2傳輸線波動方程的解

1.2.3傳輸線的特性阻抗

1.2.4均勻無耗傳輸線的邊界條件

1.3均勻無耗傳輸線的特性參量

1.3.1電壓、電流的瞬時值

1.3.2相速度和波長

1.3.3輸入阻抗和輸入導納

1.3.4反射係數

1.3.5駐波比和行波係數

1.4均勻無耗傳輸線的工作狀態

1.4.1行波

1.4.2純駐波

1.4.3行駐波

1.5阻抗圓圖和導納圓圖

1.5.1阻抗圓圖

1.5.2導納圓圖

1.6阻抗匹配

1.6.1阻抗匹配的概念

1.6.2λ/4阻抗變換器

1.6.3多節λ/4阻抗變換器

1.6.4單支節匹配

1.6.5多支節匹配

習題

第2章規則波導

2.1規則波導傳輸的一般理論

2.1.1分離變量法

2.1.2縱向場法求波動方程

2.1.3波型

2.1.4傳輸特性

2.2矩形波導

2.2.1矩形波導中的TM波

2.2.2矩形波導中的TE波

2.2.3矩形波導中的波型

2.2.4矩形波導的主模——TE10

2.2.5矩形波導中的高次模

2.2.6激勵與耦合

2.3圓形波導

2.3.1圓形波導中的TM波

2.3.2圓形波導中的TE波

2.3.3圓形波導中的波型特徵

2.3.4TE11波

2.3.5TM01波

2.3.6TE01波

2.4同軸線及其高次模

2.4.1同軸線中的TEM波

2.4.2同軸線中的高次模

2.4.3同軸線尺寸的選擇

2.5平行板波導

2.5.1平行板波導中的TEM波

2.5.2平行板波導中的TM波

2.5.3平行板波導中的TE波

2.6特殊波導簡介

2.6.1脊波導

2.6.2橢圓波導

2.6.3鰭線

2.6.4槽波導

2.6.5H形金屬介質波導

2.6.6過模波導

習題

第3章平面傳輸線

3.1帶狀線

3.1.1特性阻抗、傳播常數和波導波長

3.1.2特性阻抗的數值解

3.1.3損耗和功率容量

3.1.4帶狀線的設計

3.1.5耦合帶狀線

3.2微帶線

3.2.1微帶線的主模

3.2.2特性阻抗、傳播常數和波導波長

3.2.3特性阻抗的近似公式

3.2.4特性阻抗的近似靜電解

3.2.5損耗

3.2.6微帶線的色散

3.2.7微帶線的高次模和微帶線的設計

3.2.8耦合微帶線

3.3其他平面傳輸線

3.3.1共面波導

3.3.2共面帶線

3.3.3槽線

3.3.4基片集成波導

3.4平面傳輸線的激勵與耦合

習題

第4章微波諧振腔

4.1引言

4.2諧振腔的主要特性參數

4.2.1諧振頻率

4.2.2品質因數

4.2.3等效電導

4.3矩形諧振腔

4.3.1場分量的表示式

4.3.2矩形諧振腔諧振頻率

4.3.3矩形諧振腔的TE101模

4.4圓柱諧振腔

4.4.1場分量的表示式

4.4.2圓柱諧振腔的基本參量

4.4.3圓柱諧振腔的波型圖

4.4.4圓柱諧振腔的3種主要工作模式

4.5同軸線諧振腔

4.5.1λ0/2同軸線諧振腔

4.5.2λ0/4同軸線諧振腔

4.5.3電容加載同軸線諧振腔

4.6環形諧振腔

4.7微帶線諧振腔

4.8介質諧振腔

4.9諧振腔的等效電路

4.10諧振腔的耦合與激勵

習題

第5章微波網絡

5.1引言

5.2微波網絡的各種參量矩陣

5.2.1阻抗矩陣Z

5.2.2導納矩陣Y

5.2.3轉移矩陣A

5.2.4散射矩陣S

5.2.5傳輸參量T

5.3二端口網絡各種參量矩陣的關係

5.3.1Z矩陣和Y矩陣的關係

5.3.2Z、Y矩陣與A矩陣的關係

5.3.3S矩陣與T矩陣的關係

5.3.4S矩陣與歸一化z、y矩陣的關係

5.4多端口網絡

5.5常用微波網絡特性

5.5.1互易網絡

5.5.2無耗網絡

5.5.3對稱網絡

5.5.4參考面移動對散射參量的影響

5.6基本電路單元的網絡參量

5.7二端口網絡的連接

5.7.1網絡的串聯

5.7.2網絡的並聯

5.7.3網絡的級聯

5.8微波網絡的外部特性參量

5.8.1電壓傳輸係數T

5.8.2插入衰減L

5.8.3插入相移θ

5.8.4輸入駐波比ρ

習題

第6章基本微波無源元件

6.1終端負載

6.1.1匹配負載

6.1.2短路活塞

6.2電抗元件

6.2.1膜片

6.2.2諧振窗

6.2.3銷釘

6.2.4螺釘

6.3分支元件

6.3.1T形接頭

6.3.2雙T接頭

6.3.3微帶功分器

6.4定向耦合器

6.5濾波器

6.6隔離器

6.7衰減器

6.8移相器

6.9阻抗變換器

第7章微波系統及微波技術應用簡介

7.1天線的系統特徵

7.1.1天線的輻射場

7.1.2天線的方向性

7.1.3天線的效率η和增益G

7.1.4天線的有效面積

7.1.5天線的帶寬

7.2無線傳輸系統

7.2.1Friis傳輸方程

7.2.2無線通信系統

7.2.3微波輸能系統

7.3雷達系統與導航

7.3.1雷達基本工作原理

7.3.2脈衝雷達

7.3.3多普勒雷達

7.4微波技術的其他應用

7.4.1微波檢測技術的工業應用

7.4.2微波能的應用

7.4.3微波技術的醫學應用

7.4.4微波技術的科研應用

附錄A物理常數

附錄B用於構成十進制倍數和分數單位的詞頭

附錄C常用矢量公式

附錄D矢量微分運算

附錄E座標變換

附錄F標準矩形波導主要參數

附錄G常用硬同軸線特性參量

附錄H常用同軸射頻電纜特性參量

參考文獻