微波工程

DavidM.Pozar美国马萨诸塞大学电气与计算机工程教授，IEEE会士，多个期刊的主编、副主编。在天线与射频领域出版专著、教材多本，发表论文多篇，同时在教学与科研领域多次获奖。目前的研究方向为天线与射频电路设计，超宽带无线通信、微带天线与相控阵天线等。本书第1章至第4章介绍了电磁场基本理论和电路理论，第5章至第12章利用相关的概念阐明了各种微波电路和器件，第13章描述了几种微波系统，以便于读者了解前面讲述的各种微波电路和器件的应用及其对系统特性的影响。在基本理论方面，既介绍了经典的电磁场理论，又叙述了现代微波工程中常用的分布电路和网络分析方法。在微波电路和器件方面，除了介绍传统的线性微波电路及波导型器件外，为适应当前微波工程的需要，还增加了平面结构元件和集成电路的设计、振荡器的相位噪声、晶体管功率放大器、非线性效应以及当今微波工程师经常使用的工具，如微波CAD软件包和网络分析仪等内容。在每章结尾提供了习题，并在书末提供了部分习题的答案，可供教师选用和学生自测。本书在内容上既有深度又有广度，是当今微波工程方面的一本优秀教材。该书的特点是以基本概念为起点，然后以此为基础展示出有实用价值的专用电路和部件的设计，使读者知道和理解应用基本概念得出有用成果的处理过程，提高读者运用理论解决实际问题的能力。该书可作为高年级本科生或研究生的微波工程教材，也可作为微波电路及器件研制和开发的工程技术人员的参考书。新特性？内容更新和修改：第三版在容性耦合谐振腔滤波器、射频MEMS、晶体管功率放大器、晶体管振荡器、倍频器、振荡器的相位噪声以及FET混频器方面提供了新内容，同时对一系列专题内容做了重大修改。？很多例题包含有理论与设计：在这一版本中，很多例题都是新的或修改过的，所有例题均展示了典型问题是如何求解的、典型设计是如何进行的以及典型元件的设计是如何完成的。？习题广泛多样性：所有习题（其中很多是新的或经修改的）也是既有理论又有设计内容。给出了部分习题的答案，为学生自我评估提供了条件。？对微波工程如何做和为什么做两者进行了讨论：本书以基本概念为起点，展示了微波元件和电路如何运作以及对它们如何进行设计。？网上的其他资源：本书的网站中包括有来自马萨诸塞大学的实验室实验手册以及用Ansoft的SERENADEMicrowaveCAD软件包编写的有关本书中一些例题和习题的文件。本书的习题解答手册可通过Wiley的如下网站为授权老师提供，同时老师和学生也可通过该网站免费获得许多例题和习题中使用的数据文件：www.wiley.com/college/pozar。

　　DavidM.Pozar：美国马萨诸塞大学电气与计算机工程教授，IEEE会士，多个期刊的主编、副主编。在天线与射频领域出版专著、教材多本，发表论文多篇，同时在教学与科研领域多次获奖。目前的研究方向为天线与射频电路设计、超宽带无线通信、微带天线与相控阵天线等。

第1章电磁理论
1．1微波工程简介
1．1．1微波工程的应用
1．1．2微波工程的简史
1．2麦克斯韦方程
1．3媒质中的场和边界条件
1．3．1一般材料分界面上的场
1．3．2介质分界面上的场
1．3．3理想导体(电壁)分界面上的场
1．3．4磁壁边界条件
1．3．5辐射条件
1．4波方程和基本平面波的解
1．4．1亥姆霍兹方程
1．4．2无耗媒质中的平面波
1．4．3一般有耗媒质中的平面波
1．4．4良导体中的平面波
1．5平面波的通解
1．5．1圆极化平面波
1．6能量和功率
1．6．1良导体吸收的功率
1．7媒质分界面上的平面波反射
1．7．1普通媒质
1．7．2无耗媒质
1．7．3良导体
1．7．4理想导体
1．7．5表面阻抗概念
1．8斜入射到一个介电界面
1．8．1平行极化
1．8．2垂直极化
1．8．3全反射和表面波
1．9一些有用的定理
1．9．1互易定理
1．9．2镜像理论
参考文献
习题
第2章传输线理论
2．1传输线的集总元件电路模型
2．1．1传输线上的波传播
2．1．2无耗传输线
2．2传输线的场分析
2．2．1传输线参量
2．2．2由场分析导出同轴线的电报方程
2．2．3无耗同轴线的传播常数、阻抗和功率流
2．3端接负载的无耗传输线
2．3．1无耗传输线的特殊情况
2．4 Smith圆图
2．4．1组合阻抗．导纳的Smith圆图
2．4．2开槽线
2．5四分之一波长变换器
2．5．1阻抗观点
2．5．2多次反射观点
2．6源和负载失配
2．6．1负载与线匹配
2．6．2源与带负载的线匹配
2．6．3共轭匹配
2．7有耗传输线
2．7．1低耗线
2．7．2无畸变的传输线
2．7．3端接的有耗传输线
2．7．4计算衰减的微扰法
2．7．5惠勒增量电感定则
参考文献
习题
第3章传输线和波导
3．1 TEM、TE和TM波的通解
3．1．1 TEM波
3．1．2 TE波
3．1．3 TM波
3．1．4由电介质损耗引起的衰减
3．2平行平板波导
3．2．1 TEM模
3．2．2 TM模
3．2．3 TE模
3．3矩形波导
3．3．1 rIE模
3．3．2 TM模
3．3．3部分加载波导的TEm0模
3．4圆波导
3．4．1 TE模
3．4．2 TM模
3．5同轴线
3．5．1 TEM模
3．5．2高阶模
3．6接地介质板上的表面波
3．6．1 TM模
3．6．2 TE模
3．7带状线
3．7．1传播常数、特征阻抗和衰减的公式
3．7．2近似的静电解
3．8微带线
3．8．1有效介电常数、特征阻抗和衰减的计算公式
3．8．2近似的静电解
3．9横向谐振法
3．9．1部分加载矩形波导的TE模
3．10波速和色散
3．10．1群速
3．1l传输线和波导小结
3．11．1其他类型的传输线和波导
参考文献
习题
第4章微波网络分析
4．1阻抗和等效电压与电流
4．1．1等效电压与电流
4．1．2阻抗概念
4．1．3Z(ω)和Γ(ω)的奇偶性
4．2阻抗和导纳矩阵
4．2．1互易网络
4．2．2无耗网络
4．3散射矩阵
4．3．1互易网络与无耗网络
4．3．2参考平面的移动
4．3．3广义散射参量
4．4传输(ABCD)矩阵
4．4．1与阻抗矩阵的关系
4．4．2二端口网络的等效电路
4．5信号流图
4．5．1信号流图的分解
4．5．2 TRL网络分析仪校正的应用
4．6不连续性和模式分析
4．6．1矩形波导中H平面阶梯的模式分析
4．7波导的激励——电流和磁流
4．7．1只激励一个波导模式的电流片
4．7．2任意电流源或磁流源的模式激励
4．8波导激励——小孔耦合
4．8．1通过横向波导壁上小孔的耦合
4．8．2通过波导宽壁上小孔的耦合
参考文献
习题
第5章阻抗匹配和调谐
5．1用集总元件匹配(L网络)
5．1．1解析解法
5．1．2 Smith圆图解法一
5．2单短截线调谐
5．2．1并联短截线
5．2．2串联短截线
5．3双短截线调谐
5．3．1 Smith圆图解法
5．3．2解析解法
5．4四分之一波长变换器
5．5小反射理论
5．5．1单节变换器
5．5．2多节变换器
5．6二项式多节匹配变换器
5．7切比雪夫多节匹配变换器
5．7．1切比雪夫多项式
5．7．2切比雪夫变换器的设计
5．8渐变传输线
5．8．1指数渐变
5．8．2三角形渐变
5．8．3 Klopfenstein渐变
5．9 BodeFano约束条件
参考文献
习题
第6章微波谐振器
6．1串联和并联谐振电足各
6．1．1串联谐振电路
6．1．2并联谐振电路
6．1．3有载和无载Q
6．2传输线谐振器
6．2．1短路h／2传输线
6．2．2短路λ/4传输线
6．2．3开路λ／2传输线
6．3矩形波导谐振腔
6．3．1谐振频率
6．3．2 TE模的Q值
6．4圆波导腔
6．4．1谐振频率
6．4．2 TE模的Q
6．5介质谐振腔
6．5．1 TE模的谐振频率
6．6谐振腔的激励
6．6．1临界耦合
6．6．2缝隙耦合微带谐振器
6．6．3小孔耦合空腔谐振器
6．7腔的微扰
6．7．1材料微扰
6．7．2形状微扰
参考文献
习题
第7章功率分配器和定向耦合器
7．1分配器和耦合器的基本特性
7．1．1三端口网络(T型结)
7．1．2四端口网络(定向耦合器)
7．2 T型结功率分配器
7．2．1无耗分配器
7．2．2电阻性分配器
7．3 Wilkinson功率分配器
7．3．1偶一奇模分析
7．3．2不等分功率分配和N路Wilkinson分配器
7．4波导定向耦合器
7．4．1倍兹孑L定向耦合器
7．4．2多孔耦合器的设计
7．5正交(90°)混合网络
7．5．1偶·奇模分析
7．6耦合线定向耦合器
7．6．1耦合线理论
7．6．2耦合线耦合器的设计
7．6．3多节耦合线耦合器的设计
7．7 Iange耦合器
7．8 180"混合网络
7．8．1环形混合网络的偶．奇模分析
7．8．2渐变耦合线混合网络偶．奇模分析
7．8．3波导魔T
7．9其他耦合器
参考文献
习题
第8章微波滤波器
8．1周期结构
8．1．1无限长周期结构的分析
8．1．2有负载的周期结构
8．1．3口图和波速
8．2用镜像参量法设计滤波器
8．2．1二端口网络的镜像阻抗和传递函数
8．2．2定k式滤波器节
8．2．3 m导出式滤波器节
8．2．4复合滤波器
8．3用插入损耗法设计滤波器
8．3．1用功率损耗比表征
8．3．2最平坦低通滤波器原型
8．3．3等波纹低通滤波器原型
8．3．4线性相位低通滤波器原型
8．4滤波器转换
8．4．1阻抗和频率定标
8．4．2带通和带阻转换
8．5滤波器的实现
8．5．1 N查德变换
8．5．2科洛达恒等关系
8．5．3阻抗和导纳倒相器
8．6阶跃阻抗低通滤波器
8．6．1短传输线段近似等效电路
8．7耦合线滤波器
8．7．1耦合线段的滤波器特性
8．7．2耦合线带通滤波器的设计
8．8耦合谐振器滤波器
8．8．1用四分之一波长谐振器的带阻和带通滤波器
8．8．2用电容性耦合串联谐振器的带通滤波器
8．8．3用电容性耦合并联谐振器的带通滤波器
参考文献
习题
第9章铁氧体元件的理论与设计
9．1亚铁磁性材料的基本性质
9．1．1磁导率张量
9．1．2圆极化场
9．1．3损耗效应
9．1．4退磁因子
9．2铁氧体中的平面波传播
9．2．1在偏置场方向的传播(法拉第旋转)
9．2．2垂直于偏置场的波传播(双折射)
9．3在铁氧体加载的矩形波导中的波传播
9．3．1载有单片铁氧体的波导的TE模
9．3．2有两个对称铁氧体片的波导中的TE模
9．4铁氧体隔离器
9．4．1谐振隔离器
9．4．2场位移隔离器
9．5铁氧体相移器
9．5．1非互易锁存相移器
9．5．2其他类型的铁氧体相移器
9．5．3回转器
9．6铁氧体环形器
9．6．1失配环形器的特性
9．6．2结型环形器
参考文献
习题
第10章噪声与有源射频元件
10．1微波电路中的噪声
10．1．1动态范围和噪声源
10．1．2噪声功率与等效噪声温度
10．1．3噪声温度的测量
10．1．4噪声系数
10．1．5级联系统的噪声系数
10．1．6无源二端口网络的噪声系数
10．1．7失配有耗线的噪声系数
10．2动态范围和交调失真
10．2．1增益压缩
10.2.2 交调失真
10．2．3 3阶截断点
10．2．4动态范围
10．2．5级联系统的截断点
10．2．6无源交调
10．3 RF二极管特性
10．3．1肖特基二极管和检波器
10．3．2 PIN 二极管和控制电路
10．3．3变容二极管
10．3．4其他二极管
10．4 RF晶体管特性
10．4．1场效应晶体管
10．4．2双极结型晶体管
lO．5微波集成电路
10．5．1混合微波集成电路
10．5．2单片微波集成电路
参考文献
习题
第ll章微波放大器设计
11．1二端口功率增益
11．1．1二端口功率增益的定义
11．1．2二端口功率增益的进一步讨论
11．2稳定性
11．2．1稳定性圆
11．2．2无条件稳定的检验
11．3单级晶体管放大器设计
11．3．1最大增益设计(共轭匹配)
11．3．2等增益圆和固定增益的设计
11．3．3低噪声放大器设计
11．4宽带晶体管放大器设计
11．4．1平衡放大器
11．4．2分布放大器
11．5功率放大器
11．5．1功率放大器的特性和放大器类型
11．5．2晶体管的大信号特性
11．5．3 A类功率放大器的设计
参考文献
习题
第12章振荡器和混频器
12．1 RF振荡器
12．1．1一般分析方法
12．1．2使用共发射极的双极结型晶体管的振荡器
12．1．3使用共栅极场效应晶体管的振荡器
12．1．4实际考虑
12．1．5晶体振荡器
12．2微波振荡器
12．2．1晶体管振荡器
12．2．2介质谐振器振荡器
12．3振荡器相位噪声
12．3．1相位噪声的表示
12．3．2振荡器相位噪声的Leeson模型
12．4频率倍增器
12．4．1电抗性二极管倍频器(ManleyRowe关系)
12．4．2电阻性二极管倍频器
12．4．3晶体管倍频器
12．5微波源概述
12．5．1固态源
12．5．2微波电子管
12．6混频器
12．6．1混频器特性
12．6．2单端二极管混频器
12．6．3单端FET混频器
12．6．4平衡混频器
12．6．5镜像抑制混频器
12．6．6其他混频器
参考文献
习题
第13章微波系统导论
13．1天线的系统特征
13．1．1天线辐射的场和功率
13．1．2天线辐射图特征
13．1．3天线的增益和效率
13．1．4孔径效率和有效面积
13．1．5背景温度和亮度温度
13．1．6天线的噪声温度和G／T
13．2无线通信系统
，13．2．1 Friis公式
13．2．2无线接收机结构
13．2．3微波接收机的噪声特性
13．2．4无线系统
13．3雷达系统
13．3．1雷达方程
13．3．2脉冲雷达
13．3．3多普勒雷达
13．3．4雷达截面
13．4辐射计系统
13．4．1辐射计的理论和应用
13．4．2全功率辐射计
13．4．3迪克辐射计
13．5微波传输
13．5．1大气的影响
13．5．2大地的影响
13．5．3等离子体效应
13．6其他应用和专题
13．6．1微波加热
13．6．2功率传送
13．6．3生物效应和安全性
参考文献
习题
附录
附录A用于构成十进制倍数和分数单位的词头
附录B矢量分析
附录c贝塞尔函数
附录D其他数学结果
附录E物理常数
附录F某些材料的电导率
附录G一些材料的介电常数和损耗角正切
附录H一些微波铁氧体材料的特性
附录I标准矩形波导数据
附录J标准同轴线数据
部分习题答案
索引