内容简介
《微波网络及其应用》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,书中全面系统地介绍了微波网络的基本理论、基本分析方法和设计方法。其中理论部分为场路转换,结合低频电路的基础知识展开微波网络解析方法和综合设计方法,强调基本概念及对一般性问题的分析和综合方法;工程应用部分为几种主要微波元件的分析和综合设计,注重近代工程综合设计的主要理论和方法,以及工程实际应用。化场为路,将微波网络和低频电路有机地结合起来是本书的特点。全书分为6章,包括微波网络基础、微波网络特性参量、微波网络解析分析法、微波网络综合设计原理、微波网络的结构实现及微波网络应用。各章均配有习题。本书配有电子课件,可供任课老师参考。
《微波网络及其应用》可作为高等院校理工科电子信息类专业及相关专业的教材或教学参考书,也可供从事射频、微波和天线工作的科研及工程技术人员参考。
内页插图
目录
前言
绪论
第1章 微波网络基础
1.1 交变电磁场与导波理论提要
1.2 场路转换基础及方法
1.3 微波网络分析设计基本定理
习题
第2章 微波网络特性参量
2.1 微波网络的固有特性参量
2.1.1 电路参量[Z]、[Y]和[A]
2.1.2 微波网络的波参量[S]和[T]
2.1.3 网络参量间相互关系
2.1.4 网络参量的性质
2.2 微波网络的工作特性参量
2.3 广义散射矩阵
习题
第3章 微波网络解析分析法
3.1 网络间的连接
3.2 微波网络的信号流图
3.3 矩阵代数分析法
3.4 对称网络的本征矢量分析法
3.5 奇偶模分析法
习题
第4章 微波网络综合设计原理
4.1 网络函数及复频概念
4.2 常用逼近函数及逼近方法
4.3 单端口网络的考尔综合法
4.4 二端口网络的达林顿综合法
4.5 传输线网络综合法
4.6 s面网络及其综合
习题
第5章 微波网络的结构实现
5.1 不均匀性的等值网络
5.2 网络结构的近似实现
5.3 网络结构的准确实现
5.3.1 准确设计的频率变换函数
5.3.2 单位元件与黑田变换
5.3.3 微波带阻网络的准确设计实例
习题
第6章 微波网络应用
6.1 微波滤波器
6.1.1 低通原型网络综合
6.1.2 频率变换技术
6.1.3 K(J)倒换器及其变型电路
6.1 -4双工器
6.2 阻抗匹配及变换器
6.2.1 引言
6.2.2 A/4阶梯阻抗变换器的近似设计
6.2.3 A/4阶梯阻抗变换器的精确设计
6.2.4 最大平坦型A/4阶梯阻抗变换器
6.2.5 切比雪夫型A/4阶梯阻抗变换器
6.2.6 渐变线阻抗变换器
6.3 定向耦合器
6.3.1 定向耦合器的技术指标
6.3.2 定向耦合器的一般特性
6.3.3 波导定向耦合器
6.3.4 微带线定向耦合器
6.3.5 微带环形定向耦合器
6.4 功率分配器
6.4.1 两路功率混合器
6.4.2 n路功率混合器
6.5 衰减器和移相器
6.5.1 衰减器与衰减量
6.5.2 移相器
习题
参考文献
前言/序言
“微波网络及应用”是“电磁场与微波技术”、“电子信息工程”和“无线电物理”本科专业最主要的一门基础课程。
本书以1997年获电子科技大学优秀教材奖的同名讲义为基础,结合作者多年的教学实践和科研工作经验,参考了大量国内外相关文献,紧跟当代电子科学技术发展趋势,反映本领域最新动态,几经修改、充实而成。本书在内容组织上注重基础性、系统性和实用性;对传统内容保持精炼,注重概念及对工程问题的处理方法。在编写方式上以化“场”为“路”作为出发点,将微波网络和低频电路有机地结合起来,突出了连贯性、系统性和实用性。
本书在文字表达上力求简洁、清晰、流畅、易读,同时配有大量工程应用方面的例题和习题。
本书参考学时为48学时。全书共分6章,第1章主要介绍化“场”为“路”的方法;第2章介绍各种微波网络特性的参量和性质;第3章为网络间的连接方式和信号流图,论述微波网络的三种解析分析法;第4章阐述微波网络的四种综合设计法;第5章从不均匀性的等值网络出发,讲述微波网络结构的近似和准确实现;第6章用实例阐明微波网络的应用,注重近代工程综合设计的理论和方法,包括微波滤波器、阻抗匹配及变换器、定向耦合器、功率分配器、衰减器和移相器。
本书由电子科技大学徐锐敏教授主编,同时组织多位长期在电磁场与微波技术领域工作、具有丰富教学和工程经验的教师共同编写完成。其中,绪论、第1章和第2章由徐锐敏教授编写;第3章由电子科技大学方宙奇讲师编写;第4章由电子科技大学王锡良副教授编写;第5章由北京理工大学薛正辉副教授编写;第6章由西安电子科技大学谢拥军教授编写。本书的许多插图和文字录入工作由詹铭周等博士完成,在此表示感谢。
由于作者水平有限,书中不当之处在所难免,殷切希望广大读者批评指正。
《电磁波谱的奥秘与现代工程的基石》 在人类文明漫长的探索之旅中,对自然界的理解和应用,始终是推动社会进步的核心驱动力。从远古时期对星辰运行规律的观察,到近现代物理学的蓬勃发展,我们对宇宙间无形力量的认识,一步步深化。其中,电磁波,作为一种神奇的能量传播形式,更是深刻地改变了我们的生活方式,重塑了我们认识世界的方式。本书《电磁波谱的奥秘与现代工程的基石》,正是旨在深入浅出地揭示电磁波谱的本质,并详细阐述其在现代工程技术中的关键作用。 本书并非仅仅罗列枯燥的公式和理论,而是力求将抽象的物理概念,与生动具体的工程实例相结合。我们将从电磁波谱最基础的物理原理出发,逐步构建起对这个广阔而复杂的领域的认知框架。 第一章:电磁波谱的诞生与本质 电磁波的出现,是人类对自然界理解的一大飞跃。本章将回溯电磁波理论的奠基性工作,从麦克斯韦方程组的优雅简洁,理解电场和磁场如何相互激发、传播,最终形成能量的波。我们会探讨电磁波的波动性和粒子性,理解光子这一基本粒子的概念,以及它与连续波动的内在联系。 我们将详细介绍电磁波谱的划分,从最低频率的无线电波,到可见光,再到高频的 X 射线和伽马射线。每一段频谱都拥有独特的物理特性和应用潜力,本书将对它们的波长、频率、能量等关键参数进行详细介绍。我们会以通俗易懂的方式解释波的衍射、干涉、反射、折射等基本现象,并展示这些现象如何成为理解和利用电磁波的基础。 第二章:无线电波的广阔天地 在整个电磁波谱中,无线电波占据着举足轻重的地位,支撑着我们日常生活和工业生产的方方面面。本章将聚焦无线电波,深入探讨其产生、传播和接收的机制。我们将介绍不同频段无线电波的特性,以及它们在不同应用场景下的优势和局限。 从早期 Marconi 的无线电报,到现代的蜂窝通信、广播电视、卫星通信,无线电波的应用贯穿始终。我们会详细分析调幅(AM)、调频(FM)、脉冲编码调制(PCM)等调制技术,理解它们如何将信息编码到无线电波中,实现远距离的通信。本书还会探讨无线电波在雷达探测、射频识别(RFID)、无线局域网(Wi-Fi)等领域的核心作用,为读者构建一个完整的无线电技术图景。 第三章:微波的独特魅力与广泛应用 微波,作为电磁波谱中介于无线电波和红外线之间的一个重要频段,以其独特的传播特性和巨大的信息承载能力,在现代科技中扮演着不可替代的角色。本章将专注于微波的理论与实践,揭示其“独特魅力”。 我们将深入剖析微波的传播路径,包括直线传播、地波传播和电离层反射等,并分析不同传播方式对信号质量的影响。本书将详细介绍微波通信系统的组成部分,包括发射机、天线、传输线、接收机等,并解释它们协同工作以实现高效通信的原理。 微波的能量密度高、带宽宽的特点,使其成为诸多高科技领域的宠儿。在通信领域,微波通信是长距离、大容量通信的骨干,广泛应用于固定通信、移动通信的回传网络等。在雷达技术中,微波的定向性和穿透性,使其成为目标探测、导航、气象观测的关键。在加热领域,微波炉以其快速高效的加热方式,彻底改变了我们的烹饪习惯。此外,微波在遥感、医学成像、粒子加速器等前沿科学研究中也发挥着至关重要的作用。 本书将重点阐述微波在以下几个方面的具体应用,并结合工程实例进行讲解: 微波通信系统: 从微波中继站的建设,到卫星通信链路的设计,我们将深入探讨如何利用微波实现点对点、点对多点的高速信息传输。我们会分析不同类型微波天线(如抛物面天线、喇叭天线)的设计原理和性能特点,以及传输线上能量损耗的计算和优化。 微波雷达技术: 了解微波雷达如何通过发射和接收微波脉冲,探测目标的位置、速度和方向。我们将介绍脉冲多普勒雷达、相控阵雷达等先进雷达体制,并探讨其在航空航天、军事国防、交通管理等领域的应用。 微波加热与工业应用: 揭示微波炉的加热原理,以及微波在工业干燥、杀菌、化学合成等领域的广泛应用。我们将分析微波腔体的设计,以及如何优化微波能量的耦合,实现高效的加热和处理。 微波在科学研究中的前沿应用: 探讨微波在天体物理学观测、粒子物理实验、新材料研究等领域的作用,展示微波技术如何推动基础科学的进步。 第四章:电磁兼容性:和谐共存的艺术 随着电子设备的日益普及和集成度的不断提高,电磁兼容性(EMC)问题变得越来越严峻。本章将深入探讨电磁兼容性,强调它在现代工程设计中的重要性。 我们将分析电磁干扰(EMI)的产生源、传播路径和耦合方式,并介绍电磁敏感性(EMS)的概念。本书将详细阐述抑制 EMI 和提高 EMS 的工程技术,包括滤波、屏蔽、接地、布局优化等。我们将通过实际案例,说明如何进行电磁兼容性设计和测试,以确保电子设备在复杂电磁环境中能够正常工作,避免对其他设备产生干扰。 第五章:电磁波谱的应用前瞻 电磁波谱的探索从未停止,新的应用领域和技术正在不断涌现。本章将对电磁波谱的未来发展趋势进行展望。 我们将探讨下一代通信技术(如 5G、6G)对电磁波谱利用的新挑战和新机遇,包括更高频段的应用、更智能的天线技术等。我们还将关注电磁波谱在物联网、人工智能、虚拟现实等新兴技术中的潜在应用,以及其在能源、医疗、环保等领域的进一步拓展。 本书旨在为广大读者,包括工程技术人员、科研人员、学生以及对电磁波谱感兴趣的业外人士,提供一个全面、深入的学习平台。我们希望通过本书,能够激发读者对电磁波谱及其应用的兴趣,并为他们解决实际工程问题提供有力的理论指导和实践参考。理解电磁波谱的奥秘,就是掌握现代工程的基石,就是拥抱科技的未来。
阅读前,我对微波领域仅有浅显的认知,知道它与通信、雷达等领域息息相关,但具体到“网络”这个概念,则感到有些模糊。这本书以“微波网络”为题,无疑勾起了我深入探究其内在逻辑的欲望。我希望书中能够清晰地界定什么是微波网络,它与传统的通信网络在结构、原理和应用上有何异同。我特别好奇书中会如何阐述微波网络的设计要素,比如关键器件的选择、网络的拓扑结构、以及如何进行系统优化以达到最佳性能。是否会涉及微波电路的设计与仿真?以及在实际部署中会遇到哪些挑战,例如信号干扰、损耗控制等等。我期待书中能够通过一些具体的、贴近实际的案例,来展现微波网络是如何构建和运行的。比如,它在地面基站、卫星通信系统、或是高精密测量设备中是如何发挥作用的。同时,我也关注书中是否会提及微波网络在信息安全方面的考量,以及如何保证数据传输的稳定性和可靠性。这本书对我来说,不仅仅是学习知识,更是一种对现代科技体系如何有效组织和运作的深入理解。