《微波技术与天线：电磁波导行与辐射工程》

内容简介本书内容包括：电磁场与电磁波和微波技术及天线的基本概念、基本理论、分析方法和基本技术。全书分为绪篇（电磁场理论概要）、上篇（微波传输线与微波元件）、下篇（天线基本原理与技术）共6章，分别讲述电磁场的基本概念与规律，导行电磁波和辐射电磁波的原理、规律与技术。 本书结构紧凑，内容简练，既可作为电子信息工程、通信工程等专业本科生的教学用书，内容经适当取舍后，也适合相关专业的学生及大专生作为教材使用。本书还可供从事电子信息技术行业的工程技术人员作为参考读物阅读。 图书目录绪篇电磁场理论概要第1章电磁场与电磁波1.1电磁场的四个基本矢量1.1.1电场强度e1.1.2高斯（gauss）定律1.1.3电通量密度d1.1.4电位函数j1.1.5磁通密度b1.1.6磁场强度h1.1.7磁力线及磁通连续性定理1.1.8矢量磁位a1.2电磁场的基本方程1.2.1全电流定律：麦克斯韦第一方程1.2.2法拉第-楞次（faraday-lenz）定律：麦克斯韦第二方程1.2.3高斯定律：麦克斯韦第三方程1.2.4磁通连续性原理：麦克斯韦第四方程1.2.5电磁场基本方程组的微分形式1.2.6不同时空条件下的麦克斯韦方程组1.3电磁场的媒质边界条件1.3.1电场的边界条件1.3.2磁场的边界条件1.3.3理想导体与介质界面上电磁场的边界条件1.3.4镜像法1.4电磁场的能量1.4.1电场与磁场存储的能量1.4.2坡印廷（poynting）定理1.5依据电磁场理论形成的电路概念1.5.1电路是特定条件下对电磁场的简化表示1.5.2由电磁场方程推导出的电路基本定律1.5.3电路参量1.6电磁波的产生——时变场源区域麦克斯韦方程的解1.6.1达朗贝尔方程（d’alembert）及其解1.6.2电流元辐射的电磁波1.7平面电磁波1.7.1无源区域的时变电磁场方程1.7.2理想介质中的均匀平面电磁波1.7.3导电媒质中的均匀平面电磁波1.8均匀平面电磁波在不同媒质界面的入射反射和折射1.8.1电磁波的极化1.8.2均匀平面电磁波在不同媒质界面上的垂直入射1.8.3均匀平面电磁波在不同媒质界面上的斜入射本章小结习题一上篇微波传输线与微波元件第2章传输线的基本理论2.1传输线方程及其解2.1.1传输线的电路分布参量方程2.1.2正弦时变条件下传输线方程的解2.1.3对传输线方程解的讨论2.2无耗均匀传输线的工作状态2.2.1电压反射系数2.2.2传输线的工作状态2.2.3传输线工作状态的测定2.3阻抗与导纳圆图及其应用2.3.1传输线的匹配2.3.2阻抗圆图的构成原理2.3.3阻抗圆图上的特殊点和线及点的移动2.3.4导纳圆图2.3.5圆图的应用举例2.4有损耗均匀传输线2.4.1线上电压、电流、输入阻抗及电压反射系数的分布特性2.4.2有损耗均匀传输线的传播常数2.4.3有损耗均匀传输线的传输功率和效率本章小结习题二第3章微波传输线3.1平行双线与同轴线3.1.1平行双线传输线3.1.2同轴线3.2微带传输线3.2.1微带线的传输模式3.2.2微带线的传输特性3.3矩形截面金属波导3.3.1矩形截面波导中场方程的求解3.3.2对解式的讨论3.3.3矩形截面波导中的te10模3.3.4矩形截面波导的使用3.4圆截面金属波导3.4.1圆截面波导中场方程的求解3.4.2基本结论3.4.3圆截面波导中的三个重要模式te11、tm01与te013.4.4同轴线中的高次模3.5光波导3.5.1光纤的结构形式及导光机理3.5.2单模光纤的标量近似分析本章小结习题三第4章微波元件及微波网络理论概要4.1连接元件4.1.1波导抗流连接4.1.2同轴线——波导转接器4.1.3同轴线——微带线转接器4.1.4波导——微带线转接器4.1.5矩形截面波导——圆截面波导转接器4.2波导分支接头4.2.1e-t分支4.2.2h-t分支4.2.3双t分支4.3波导r,l,c元件4.3.1匹配负载及衰减器4.3.2电抗元件4.4定向耦合器4.4.1定向耦合器的基本指标4.4.2波导窄壁双孔耦合定向耦合器4.5阻抗变换器与阻抗调配器4.5.1阻抗变换器4.5.2阻抗调配器4.6微波谐振器4.6.1角柱腔——从传输模到谐振模4.6.2圆柱腔4.7微波铁氧体元件4.7.1微波铁氧体的物理特性4.7.2场移式隔离器4.7.3环流器4.8微波元件等效为微波网络4.8.1构成微波网络必须考虑的一些问题4.8.2二端口微波网络4.9微波网络的散射参量与传输参量4.9.1散射参量4.9.2传输参量4.10二端口微波网络参量4.10.1二端口微波网络参量的相互转换4.10.2特定情况下二端口微波网络参量的性质4.10.3基本单元二端口微波网络的参量4.10.4微波网络参量的测定4.11微波网络的外特性参量4.11.1电压传输系数t4.11.2插入衰减l4.11.3插入相移q4.11.4输入驻波比r本章小结习题四下篇天线基本原理与技术第5章天线理论基础5.1电流元的辐射场5.2行波长线天线5.3自由空间中的对称振子天线5.3.1对称振子上的电流5.3.2对称振子天线的辐射场5.4天线特性参量5.4.1天线的方向性特性参量5.4.2天线辐射波的极化5.4.3天线的辐射功率与辐射电阻5.4.4天线的方向系数和增益5.4.5天线的输入阻抗5.4.6天线的有效长度5.4.7天线的工作频带宽度5.5天线阵列5.5.1二元天线阵列5.5.2n元均匀直线阵列5.5.3对称振子阵列的输入阻抗5.6地面对天线特性的影响5.6.1远离地面架设的天线5.6.2近地架设的天线5.7其他常用单元线状天线5.7.1折合振子5.7.2圆环天线5.8以时变电场和时变磁场为源的基本辐射元5.8.1基本口径面辐射源——惠更斯（huygens）元5.8.2基本隙缝辐射元5.9接收天线5.9.1接收天线接收电磁波的物理过程5.9.2天线的互易定理5.9.3天线的有效接收面积5.9.4付里斯（friis）传输公式本章小结习题五第6章工程中常用的典型天线6.1电磁波在自然环境中的传播6.1.1地表面波（地波）传播6.1.2电离层反射（天波）传播6.1.3直视（空间波）传播6.1.4各波段电磁波的传播6.2直立天线6.2.1直立天线的辐射场与方向性6.2.2直立天线的特性参量6.2.3直立天线性能的改善6.3水平偶极天线6.3.1方向函数与方向图6.3.2基本特性参数6.3.3天线架设参数的选择6.4菱形天线6.4.1菱形天线的构成及基本工作原理6.4.2菱形天线的架设6.5引向天线6.5.1引向天线的工作原理6.5.2辐射特性的分析计算方法6.5.3引向天线特性参量的近似计算6.6螺旋天线6.6.1螺旋天线的结构与辐射模式6.6.2轴向辐射模式螺旋天线的方向性*6.7正交振子与电视发射天线6.7.1正交振子的辐射6.7.1翼面振子6.8移动通信用天线6.8.1手持机用天线6.8.2基站台用天线6.9波导缝隙阵列天线6.9.1缝隙天线6.9.2波导缝隙天线阵列6.10微带贴片天线的基本原理6.10.1矩形贴片微带辐射元6.10.2微带贴片天线的馈电6.11口径面天线6.11.1波导终端口径面的辐射特性6.11.2电磁喇叭6.11.3抛物反射面天线6.11.4双反射面天线本章小结习题六附录附录a矢量运算公式附录b平行双线与同轴线的分布参数附录c矩形截面波导参数附录d圆截面波导参数附录e常用硬同轴线参数附录f常用射频同轴电缆参数附录g常用金属导体材料性能附录h常用介质材料性能附录i电离层的基本参数附录j电磁波频谱划分附录k微波波段划分附录l民用电磁波频率参考书目 序言/前言前言本书以电磁波作为信息载体的基本定位，在概述电磁场与电磁波基本理论的基础上，重点讨论电磁场的导行传输与辐射传输及其相关问题。这些基本原理与技术是电子信息科学的重要组成部分，是电子信息类专业的学生和工程技术人员不可缺少的知识储备内容。本书是根据笔者多年来为电子信息工程、通信工程等专业的本科生讲授“电磁场与微波技术”、“天线原理”等课程的讲稿整理充实编写而成的。电磁场与微波技术及其工程应用所研究的问题概念多而抽象，运用数学知识比较多，而且工程性强，历来是电子信息科学中令学生感到冷僻、难于掌握和运用自如的知识领域。通过多年的教学与科研实践，特别是学生毕业以后反馈回来的信息，使我们认识到电子信息技术中场与波课程的教学应该有所改变。面对信息科学技术的发展，对于本课程学生应该掌握哪些基本内容，达到什么样的深度，怎样讲授更利于学生接受等，针对这些问题我在近些年的教学过程中做了一些尝试，在本书编写中进一步体现了我在讲授这些课程中的思考和做法。本书思路贯通，注意内容的有机联系，避免内容分散、各自独立的情况；在讲述原理的过程中注意现象的物理内涵与必要的数学逻辑思维的有机结合，注意本课程内容与相关专业课程及工程实际的交织与衔接；注意严谨性与可读性相结合的讲述方法。出于对知识的系统性和连贯性的考虑，虽然场与波方面的课程可以分设，但还是把它们的内容汇集于一本书中，这样更便于读者阅读和使用。全书分为3篇共6章。绪篇作为全书的基础，建立电磁场与电磁波的基本概念，总括电磁学的基本规律及其在不同时空条件下的具体体现。这部分内容不再单独设置课程。上篇讲述电磁波导行传输和导行机构，即微波技术（不含有源部分）。第2章传输线的基本理论，讲述导行波传输的一般规律，建立起最基本的时空（一维空间）观念。第3章微波传输线，讨论在微波波段导行电磁波的横向边值问题，以及由此引出的一些新概念和新问题。第4章讲述对导行电磁波实现调控的机构——微波元件的原理与分析方法。下篇研究辐射电磁波的问题，即天线基本原理与技术。第5章天线理论基础，集中讲述天线辐射问题的分析方法，及调控天线方向性等辐射特性的原理与手段。第6章根据电磁波在自然环境中的传播特性，介绍从长、中波段到微波段使用的典型天线，并根据天线基本理论对这些天线的基本性能进行分析。本书可作为电子信息类专业大学本科生学习电磁场与电磁波、微波技术、天线原理等课程的教学用书。对本书内容适当取舍后，也可作为相关专业和不同层次学生在学习这方面课程时的教材或参考用书。根据具体专业的特点和教学计划，使用本书的教学时数以80~100学时较为适宜。哈尔滨工业大学贾世楼教授认真细致地审阅了书稿，他在充分肯定本书编写的基本思路的同时，对书稿提出了宝贵的意见和建议。本书的编写自始至终都得到燕山大学信息科学与工程学院院长孔令富教授，电子与通信工程系主任王成儒教授及许多同志的热情鼓励和支持。电子与通信工程系牛晓霞同志为本书绘制了大量的附图，她和司菁菁、李林、顾广华、李段、张涛、吴娅辉等同志完成了书稿的计算机录入和整理工作。在此我向这些同志致以诚挚的谢意。在本书编写过程中参阅了很多著作，其中有些我曾指定作为学生学习本课程的主要参考书，这些已列入本书的参考书目录。我愿借此机会向这些著作的作者和译者表示由衷的感谢。限于本人的学识水平，本书缺陷和疏漏之处在所难免，恳请读者批评指正。殷际杰2004年2月于秦皇岛

字数:668.6千字 页码:349 开本:16开

西安