微波技术与天线（第2版）/普通高等教育“十二五”电子信息类规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孙绪保 等 著

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• 微波技术
• 天线
• 电磁场与电磁波
• 电子信息
• 高等教育
• 教材
• 通信工程
• 电子工程
• 射频电路
• 天线理论

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111481492

版次：2

商品编码：11590047

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十二五”电子信息类规划教材

开本：16开

出版时间：2014-12-01

用纸：胶版纸

页数：210

字数：329000

正文语种：中文

内容简介

　　《微波技术与天线（第2版）/普通高等教育“十二五”电子信息类规划教材》主要介绍了现代微波技术的基本概念、传输线理论、传输系统、微波网络、常用微波元器件及天线基础理论。本书融入了作者多年来从事微波领域的教学和工程实践中的应用体会，同时也借鉴了国内外文献的相关内容。在编写时力求深入浅出，去繁就简，图文并茂，结构合理，知识丰富全面。本书可作为电子与信息工程类专业(包括电子工程、信息工程、通信工程和无线电技术等)学生的教材参考用书，也可供相关微波技术、电子测量、无线电技术等领域工程技术人员使用。为方便教师教学，本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作为教材的教师索取。

内页插图

目录

第2版前言
第1版前言
绪论
第1章 传输线理论
1.1 引言
1.2 均匀传输线方程及其解
1.2.1 均匀传输线方程
1.2.2 均匀传输线方程的解
1.3 均匀传输线的定解
1.3.1 已知终端条件的解
1.3.2 已知始端条件的解
1.4 传输线的特性参数
1.4.1 均匀传输线相速与波长
1.4.2 特性阻抗
1.4.3 传播常数
1.5 均匀传输线反射系数与输入阻抗
1.5.1 反射系数
1.5.2 输入阻抗
1.5.3 输入阻抗与反射系数的关系
1.5.4 驻波比
1.6 无耗传输线的工作状态
1.6.1 行波状态
1.6.2 纯驻波状态
1.6.3 行驻波状态
1.7 圆图及其应用
1.7.1 圆图的构成
1.7.2 阻抗-导纳组合圆图
1.7.3 圆图的应用举例
1.8 传输线阻抗匹配
1.8.1 三种匹配状态
1.8.2 阻抗匹配方法
1.9 分贝
1.10 奈培（Np）
习题
第2章 波导传输线
2.1 引言
2.2 规则波导中的电磁波
2.2.1 纵向传输函数的表达式
2.2.2 传输特性
2.2.3 导行波分类
2.3 矩形波导
2.3.1 矩形波导中的场
2.3.2 矩形波导中的传输特性
2.4 圆形波导
2.4.1 圆波导中的场
2.4.2 传输特性
2.5 同轴线中的导行波
2.6 微带传输线
2.6.1 带状线
2.6.2 微带线
2.6.3 耦合微带线
习题
第3章 微波网络
3.1 引言
3.2 微波传输线等效为双线
3.2.1 波导传输线等效为双线
3.2.2 不均匀区域等效为网络
3.3 二端口网络
3.3.1 阻抗矩阵
3.3.2 导纳矩阵
3.3.3 转移矩阵
3.4 散射矩阵与传输矩阵
3.4.1 二端口网络的散射矩阵
3.4.2 二端口网络的传输矩阵
3.4.3 二端口网络S矩阵与T矩阵相互转换关系
3.4.4 二端口网络S矩阵与A矩阵相互转换关系
3.4.5 S参数的测量
3.5 多端口网络的散射矩阵
3.5.1 S矩阵与Z、Y矩阵的相互转换
3.5.2 举例
3.6 二端口网络的功率增益
3.7 二端口网络的工作参量
3.7.1 电压传输系数
3.7.2 插入相移
3.7.3 插入驻波比
3.7.4 衰减微波技术与天线第2版目录习题
第4章 微波元件
4.1 微波连接元件与终接元件
4.1.1 连接元件
4.1.2 终接元件
4.2 微波电抗元件
4.2.1 用短路短线实现并联电感，开路短线实现并联电容
4.2.2 用高阻抗短线实现串联电感，用低阻抗短线实现并联电容
4.2.3 膜片
4.2.4 调谐螺钉
4.3 衰减器和移相器
4.3.1 吸收式衰减器
4.3.2 旋转式衰减器
4.3.3 移相器
4.4 阻抗变换器
4.4.1 单节阻抗变换器
4.4.2 多节阶梯阻抗变换器
4.4.3 渐变线阻抗变换器
4.5 功率分配元件
4.5.1 定向耦合器
4.5.2 功率分配器
4.5.3 波导分支器
4.6 微波谐振器
4.6.1 微波谐振器的基本参量
4.6.2 矩形谐振器
4.6.3 圆柱形谐振器
4.7 微波铁氧体
4.7.1 铁氧体原理与分类
4.7.2 隔离器
4.8 滤波器
4.8.1 微波滤波器的主要技术指标
4.8.2 滤波器的衰减特性
4.8.3 滤波器的4种低通原型
4.8.4 滤波器的4种频率变换
4.8.5 微波滤波器设计
4.9 放大器
4.9.1 放大器的设计原理
4.9.2 低噪声放大器的设计
习题
第5章 天线基本理论
5.1 引言
5.1.1 天线概述
5.1.2 天线的分类
5.2 电基本振子
5.3 磁基本振子
5.4 天线的电参数
5.4.1 天线方向性函数和方向图
5.4.2 天线的方向图参数
5.4.3 天线效率
5.4.4 增益系数
5.4.5 极化
5.4.6 频带宽度
5.4.7 输入阻抗
5.4.8 有效长度
5.5 接收天线理论
5.5.1 物理过程
5.5.2 接收天线的电参数
5.6 对称振子天线
5.6.1 对称振子天线的辐射场
5.6.2 对称振子天线的辐射阻抗
5.6.3 对称振子天线的输入阻抗
5.7 天线阵
5.8 均匀直线天线阵的方向性
5.8.1 均匀直线天线阵
5.8.2 均匀直线阵的应用
5.8.3 均匀平面天线阵
5.8.4 理想地面对天线方向性的影响
5.9 电视天线
5.9.1 折合半波振子天线
5.9.2 引向天线
5.10 螺旋天线
5.11 行波天线
5.11.1 行波单导线天线的方向图
5.11.2 V形天线和菱形天线
5.12 非频变天线
5.12.1 平面等角螺旋天线
5.12.2 对数周期振子阵
5.13 面天线
5.13.1 等效原理
5.13.2 面元的辐射场
5.13.3 平面口径的辐射场
5.13.4 两种平面口径面的辐射特性
5.13.5 抛物面天线
5.13.6 卡塞格伦天线
5.14 微带天线
5.14.1 微带天线的基本类型
5.14.2 微带天线的馈电方式
5.14.3 微带天线的分析方法
5.14.4 微带贴片天线的辐射原理
5.14.5 矩形微带天线的设计实例
5.15 智能天线
5.15.1 智能天线技术的起源和发展
5.15.2 智能天线模型
习题
附录
附录A微波波段划分
附录B电磁波频谱划分
附录C数学公式
附录D物理常数
习题参考解答
参考文献

前言/序言

　　《微波技术与天线（第2版）/普通高等教育“十二五”电子信息类规划教材》2010年出版后，经国内几十所高校四年多的使用，在多渠道的教学交流中，作者收到了许多同行专家的宝贵建议，在此表示衷心的感谢！随着微波技术的迅速发展及日益变化的社会需求，在内容上做了部分修改和添加，并对全书内容进行了全面修订。
　　本书主要介绍了现代微波技术的基本概念、基本理论、基本分析方法、常用微波元器件及天线的基础知识、线天线和面天线等。全书共分为5章，第l一4章讲解了传输线理论、微波传输系统、微波网络基础和微波元件，特别是第4章的微波元件部分，只是做了定性的介绍，简化了部分数学推导过程，对于读者掌握微波元件的基本概念变得更容易，更清晰，这样既保持了知识结构的完整性，又确保了内容的充实性及可读性。第5章天线基本理论，主要介绍了天线的基础理论知识及分析方法、天线的特性参量、基本元、天线阵、天线阵的阻抗、地面对天线性能的影响、平衡馈电装置、线天线、面天线等。本书中从“路”的观点出发，采用“场”、“路”辨证结合的方法，系统地叙述了微波技术的主要内容，以阐明基本概念为主，并给出了定量的数学分析过程和部分应用举例。编写时力求深入浅出，通俗易懂，并参考了大量的国内外的优秀教材，吸取了它们的优点，全书利用了MATLAB的仿真结果，并介绍了HFSS、ADS的设计过程和结果。
　　本书由孙绪保、郭银景、姜琳、张玉萍老师合作编著，第1版主要由孙绪保老师编写，郭银景老师完成了第4章的编写。在第2版的修订中，姜琳老师做了全面的修改和修订工作，并提出了宝贵的建议；张玉萍老师完成了第3章和第4章的修订工作。另外，在第1版的编写过程中，在读研究生蔡廷海、郭瑞同学也做了认真细致的校对工作，在此表示衷心的感谢。
　　本书作者对这一领域的掌握和研究水平十分有限，书中的错误及不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
　　编者
　　2014年6月

信号的海洋：通信传输与辐射的奥秘 在这个信息爆炸的时代，我们每天都被无数的信号所包围，它们无声无息地穿梭于空气中，连接着我们的生活。从手机上的一个电话、一条短信，到电视屏幕上的精彩画面、广播里的悦耳乐章，再到Wi-Fi信号支撑起的网络世界，这一切都离不开一个核心的技术——电磁波的传输与辐射。本书将带领您深入探索这一神奇领域，揭示信号如何在空间中传播，以及如何被高效地发射与接收。 第一部分：电磁波的基石——基础理论与传播特性 在正式踏入微波技术与天线的设计殿堂之前，我们首先需要构建坚实的理论基础。这一部分将为您铺陈电磁波世界的宏伟蓝图，从最基本的概念讲起，逐步深入到更复杂的理论。 电磁场的语言：麦克斯韦方程组与波动方程 我们理解一切电磁现象的根源在于麦克斯韦方程组，这四条优雅而强大的方程组，如同物理世界的“宪法”，描述了电场、磁场、电荷和电流之间的相互关系。您将学习到如何理解这些方程的物理意义，以及它们如何预言了电磁波的存在。在此基础上，我们将推导出描述电磁波在自由空间传播的波动方程，这是分析一切电磁波行为的起点。我们会探讨电场和磁场如何以光速相互激发、传播，以及其方向性、振幅和相位等关键属性。 走进微波世界：从直流到高频的跨越 虽然我们讨论的是电磁波，但“微波”这一术语本身就暗示了其频率的特殊性。本章将详细阐述微波的定义及其在电磁波谱中的位置，并着重分析与低频信号传播相比，微波在传输特性上的显著差异。您会了解到，在微波频段，导线传输损耗急剧增加，长度变得相对重要，集肤效应开始显现，并且电磁波的波动性变得尤为突出。我们将初步介绍为何我们需要专门的技术来处理微波信号。 穿越时空的信使：电磁波的传播模式 电磁波并非总是直线传播，它会与环境中的各种介质发生复杂的相互作用。本节将深入探讨电磁波在不同传播环境下的特性，包括： 自由空间传播： 这是最理想的传播模型，电磁波以直线传播，能量随距离的平方衰减。我们将引入自由空间路径损耗的概念，并分析影响因素。 地面波传播： 当电磁波在地球表面传播时，会受到地面的影响。我们将探讨地表介电常数、电导率等参数如何影响地面波的衰减和传播距离，以及不同频率下地面波的适用性。 天波传播： 在较低的微波频率范围内，电磁波可以被电离层反射，实现远距离通信。我们将介绍电离层的结构、特性，以及它如何充当天波传播的“反射镜”。 视距传播： 对于较高频率的微波，电磁波倾向于沿直线传播，传播距离受到地球曲率的限制。我们将分析视距传播的范围，并介绍视距传播中的一些特殊现象，如对流层散射传播。 多径效应： 在实际环境中，电磁波往往会通过不同的路径到达接收点，例如直射、反射、衍射等。这些路径的叠加会导致信号的衰落、相位畸变，甚至失真。我们将详细分析多径效应的成因、类型，以及它对通信质量的影响。 介质中的舞蹈：均匀介质与非均匀介质内的传播 电磁波的传播行为与其所处的介质密切相关。我们将区分均匀介质（如真空、空气、理想介质）和非均匀介质（如地球大气层、土壤）中电磁波的传播特性。您将学习到，介质的电导率、介电常数、磁导率等参数如何影响电磁波的传播速度、衰减系数以及极化状态。对于非均匀介质，我们将讨论其对电磁波传播造成的复杂影响，例如折射、反射、吸收等。 第二部分：连接世界的桥梁——天线的原理与类型 信号要在空间中高效地传播，离不开天线这个关键的“转换器”。天线负责将传输线中的电信号转换为电磁波向空间辐射，或将空间中的电磁波转换为电信号送入传输线。这一部分将为您揭示天线的神秘面纱。 天线的“心脏”：辐射原理剖析 一切天线的核心都在于其辐射原理。我们将从电荷的加速运动产生电磁波的根本物理过程出发，解释天线如何通过引导电流在特定结构上振荡，从而实现电磁波的定向辐射。我们将介绍天线的辐射过程，包括近区和远区的电磁场分布，以及其能量是如何以电磁波的形式向外发射出去的。 天线的“语言”：重要参数详解 要评价一个天线的性能，需要一系列重要的参数。本节将为您详细解释这些参数的含义、计算方法以及它们对天线实际应用的影响： 辐射电阻与损耗电阻： 天线将电能转换为电磁能的效率由辐射电阻决定，而天线材料本身的电阻则导致损耗。我们将分析这两者如何影响天线的效率。 输入阻抗： 天线作为传输线的终端，其输入阻抗必须与传输线的特性阻抗相匹配，才能实现最大功率传输。我们将探讨阻抗匹配的重要性及实现方法。 方向图： 这是描述天线在空间中辐射（或接收）能量强弱分布的图形。您将学习到如何理解不同类型方向图的含义，例如主瓣、副瓣、零点，以及它们如何决定天线的覆盖范围和抗干扰能力。 增益： 增益是衡量天线定向辐射能力的重要指标，表示天线将能量集中辐射到某个方向的能力，通常以分贝（dB）表示。我们将分析增益与辐射强度的关系。 极化： 电磁波的电场矢量在空间中的振动方式称为极化。我们将介绍线极化（水平、垂直）、圆极化、椭圆极化等，并分析不同极化方式的特点及其在实际应用中的选择。 效率： 天线的整体效率是指辐射出去的功率与输入功率之比，综合考虑了辐射效率和匹配效率。 天线的“大家族”：经典类型及其应用 为了满足不同的通信需求，人类发明了各种各样形式的天线。本节将为您介绍几种经典而重要的天线类型，并分析它们的结构特点、工作原理及典型应用场景： 振子天线： 包括单极子天线（如鞭状天线）和偶极子天线（如狄波尔天线）。它们是构建许多复杂天线的基础，结构简单，易于理解辐射原理。我们将分析不同长度的振子天线与工作波长之间的关系。 线天线： 除了基本的振子，还有其他一些利用导线长度和形状来设计的线天线，如三角天线、八木-宇田天线（广泛应用于电视接收），它们通过增加定向性来提高增益。 孔径天线： 这类天线通过一个开口（孔径）来辐射电磁波，通常具有较高的增益和良好的方向性。我们将重点介绍： 喇叭天线： 简单易制，增益适中，是微波频段常用的馈源或独立天线。您将了解不同形状的喇叭（角形、锥形、棱锥形）如何影响其性能。 反射面天线： 这是实现高增益和窄波束宽的关键。您将深入了解抛物面天线（卫星通信、射电望远镜）和平面反射天线的工作原理，以及主反射面、副反射面、馈源等组成部分。 微带天线： 随着微电子技术的发展，微带天线（又称贴片天线）因其集成度高、易于制作、重量轻等优点，在移动通信、GPS等领域得到广泛应用。我们将分析其结构，以及如何通过改变贴片尺寸、形状来调控其工作频率和带宽。 阵列天线： 当单个天线无法满足性能要求时，人们会通过将多个天线单元组合起来形成阵列，以获得更高的增益、更窄的波束宽度或更灵活的波束控制。我们将介绍直线阵列、平面阵列等，并初步了解相控阵的概念。 第三部分：信号的旅程——传输线理论与微波电路 即使是再优秀的天线，也需要通过传输线将其与发射机或接收机连接起来。而微波电路则是实现信号处理和功能实现的“大脑”。 无损耗传输线：能量的守护者 在微波频段，传输线的损耗成为一个不可忽视的问题。本章将首先建立无损耗传输线的模型，分析其特性阻抗、传播常数等关键参数，并引入电压和电流波的概念，理解电磁能量如何在传输线上无损耗地传播。 损耗传输线：现实的挑战 在实际应用中，所有的传输线都存在一定的损耗。我们将分析损耗的原因（如导电损耗、介质损耗），以及它们如何影响传输线上的信号衰减和相位变化。 驻波与反射：阻抗匹配的艺术 当传输线的终端阻抗与特性阻抗不匹配时，会产生信号的反射，形成驻波。驻波的存在会导致能量传输效率低下，甚至可能损坏设备。我们将深入探讨驻波比（VSWR）的概念，并学习如何通过各种匹配技术（如匹配网络、阻抗变换器）来消除或减小反射，实现阻抗匹配。 史密斯圆图：微波设计的利器 史密斯圆图是微波工程中不可或缺的图形工具，它能够直观地表示传输线的阻抗、反射系数、驻波比等参数，并辅助进行阻抗匹配、滤波器设计等。您将学会如何使用史密斯圆图进行各种计算和设计，领略其强大的可视化能力。 微波电路元件：信号的操控者 除了传输线，微波电路还包含各种无源和有源的微波器件，用于实现信号的滤波、放大、衰减、开关等功能。我们将介绍： 无源器件： 如匹配网络、电感、电容、二极管（用于开关、检波）、滤波器（高通、低通、带通、带阻）、耦合器、功率分配器/合成器等。 有源器件： 如晶体管（用于放大、振荡）、集成电路（MMIC）等。 我们将分析这些器件的基本工作原理，以及它们在微波系统中如何协同工作。 结论 本书通过对电磁波基础理论、天线原理与类型、传输线理论与微波电路的系统阐述，为您构建起理解和掌握微波技术与天线设计的知识框架。从信号的诞生到在空间中传播，再到被高效地接收与处理，每一个环节都充满了科学的智慧与工程的巧妙。掌握了这些基础知识，您将能够更好地理解当今高速通信、无线通信、雷达探测、卫星导航等各类高科技应用的底层原理，并为进一步深入学习和实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

阅读《微波技术与天线（第2版）》的过程中，我深刻体会到作者团队在知识整合上的功力。他们将电磁场理论、电路理论以及实际工程经验融为一体，为读者呈现了一个相对完整的微波和天线知识体系。书中对微波电路分析的讲解，比如S参数的定义和应用，是理解微波系统设计的基石，这部分内容的处理非常到位，讲解透彻，让我们能够快速掌握分析微波电路的基本工具。而且，书中还涉及了一些关于微波测量技术的内容，虽然篇幅不多，但对于了解如何验证理论计算和实际测量结果是否一致，提供了必要的指导。我印象深刻的是，书中在讲解微波功率传输时，提到了吉布斯吸积原则，这让我对能量在微波系统中的流动有了更直观的理解。这本书虽然是一本教材，但其信息量和知识的密度都相当可观，对于那些希望在短时间内快速建立起微波和天线领域基本认知的人来说，它绝对是一个不错的选择，能够帮助我们快速地找到自己的知识盲区，并有针对性地进行学习和提升。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我立刻被它严谨的学术风格所吸引。尤其是关于天线理论的部分，简直是一场知识的盛宴。作者们详细地介绍了各种经典天线模型，从最简单的偶极子天线，到复杂的抛物面天线，再到用于通信系统中至关重要的相控阵天线，每一种都进行了深入的剖析。他们不仅解释了天线的基本工作原理，还详细阐述了天线的各项重要参数，比如方向性、增益、阻抗、带宽等等，并且对这些参数之间的相互关系进行了细致的推导和分析。书中大量的数学公式和理论推导，对于想深入理解天线设计原理的读者来说，无疑是极大的帮助。我记得书中关于阵列天线的章节，详细讲解了如何通过改变单元的激励幅度和相位来实现波束的扫描，这对于理解现代无线通信中的波束赋形技术至关重要。虽然有些章节的推导过程非常复杂，需要一定的数学功底才能完全理解，但书中提供的详尽的图表和示意图，极大地辅助了我们对抽象概念的理解。对于有志于从事天线设计和研究工作的学生来说，这本书绝对是一本不可多得的参考书，能够帮助他们建立起对天线系统的全面认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和内容组织，在我看来，是其优势之一。从目录的设置，到每一章节的逻辑递进，都显得非常清晰有条理。特别是对于初学者而言，这种结构化的知识体系能够帮助他们更好地掌握学习的重点和难点。书中对一些关键概念的定义和解释，都力求准确和精炼，不会过于晦涩难懂。同时，每一章节后面附带的习题，虽然难度不一，但都能有效检验我们对前面知识点的掌握程度。我尤其喜欢书中在解释复杂概念时，常常会穿插一些历史背景或者实际应用的小故事，这不仅增加了阅读的趣味性，也让我们更容易理解这些技术的产生和发展历程。例如，书中在介绍惠更斯原理时，就简要回顾了光波传播的争论，这让我对这个原理有了更深刻的认识。总的来说，这本教材在内容呈现上，做到了理论的严谨性和教学的可读性之间的平衡，为学生提供了一个系统学习微波和天线技术的良好平台。

评分☆☆☆☆☆

这本《微波技术与天线（第2版）》是我最近翻阅的一本教材，从一个过来人的角度来看，它确实承载了许多我当年学习时的回忆和对知识探索的渴望。这本书的编写风格，尤其是前半部分，非常注重理论的循序渐进，从最基本的电磁波理论讲起，一步步引导读者理解微波传输线的特性，比如史密斯圆图的运用，当时可是让我头疼了好一阵子，但这本书的讲解相对清晰，给出了不少图示和例子，虽然初次接触可能仍需反复揣摩，但整体而言，它搭建了一个扎实的理论基础。特别是关于传输线理论的章节，虽然概念性很强，但作者们尝试用直观的类比来解释，比如阻抗匹配的概念，书中引用了一些实际应用的场景，这对于初学者来说是非常宝贵的，能够帮助我们理解抽象理论的实际意义。我记得当时为了弄懂这个概念，我翻了好几本不同的资料，而这本书在这一点上的处理，让我感觉像是有人在耳边低语，一点点地把概念讲透，而不是简单地罗列公式。虽然有时感觉篇幅有点长，细节略显冗余，但总体来说，作为一本面向“十二五”规划的教材，它在基础理论的深度和广度上都做得不错，为后续更深入的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一本教材，《微波技术与天线（第2版）》在实践应用的体现上，我个人觉得还有提升的空间。书中虽然涉及了部分应用案例，但感觉更多的是理论的阐述和模型的介绍，对于如何将这些理论知识转化为实际工程设计，或者如何解决实际工程中遇到的问题，这部分内容的深度和广度稍显不足。比如，在讲到实际天线制造过程中的一些关键技术，比如阻抗匹配网络的实际制作，或者电磁屏蔽的设计，书中的描述比较简略，更多的是理论上的讲解。对于我们这些希望将所学知识应用于实际工程的读者来说，往往需要查阅更多的工程手册或者参考其他更偏向实践的资料。不过，书中一些关于微波器件的介绍，例如腔体滤波器的原理和设计思路，还是比较有启发性的，能够让我们了解一些基础的微波器件是如何工作的。总体来说，这本书更侧重于理论知识的构建，对于希望快速上手实际应用的读者，可能还需要配合其他的实践性学习资源。