基本信息
书名:微波毫米波平面电路理论
定价：85.00元
售价：68.0元,便宜17.0元,折扣80
作者:童玲,田雨,高博,年夫顺
出版社：科学出版社
出版日期：2018-05-01
ISBN：9787030503725
字数：
页码：196
版次：31
装帧：平装
开本：32开
商品重量：0.4kg
编辑推荐
内容提要
本书以微波毫米波平面电路设计分析理论和测试技术为主要内容。概述了微波毫米波非理想平面电路设计的主要分析方法。针对微波毫米波平面电路设计中的典型非理想因素，详细介绍了屏蔽电路、有限导带厚度、有耗介质、有限接地及多层平面电路垂直互联等工程实际电路的分析设计基础理论和方法，以及微波、毫米波平面电路和介质材料测试技术。
目录
作者介绍
文摘
序言
《微波毫米波平面电路理论》 导言 在现代通信、雷达、导航以及科学测量等领域，微波和毫米波技术扮演着至关重要的角色。这些高频电磁波在信号传输、信息处理和探测能力方面展现出独特的优势，极大地推动了科技的进步。而微波和毫米波电路的设计与分析，正是实现这些应用的核心技术。特别是平面电路，以其制造工艺简单、集成度高、易于小型化和低成本等特点，在微波和毫米波领域得到了广泛的应用。 本书《微波毫米波平面电路理论》旨在系统地、深入地探讨微波和毫米波频段下平面电路的设计、分析与应用。本书内容涵盖了从基础理论到具体工程实践的各个层面，力求为读者提供一套全面而严谨的知识体系，帮助工程师、研究人员和相关专业的学生掌握微波毫米波平面电路设计中的关键技术和方法。 第一部分：微波毫米波电路基础理论 在深入探讨平面电路之前，对微波毫米波频段的基本概念和传输线理论进行扎实的介绍是必不可少的。本部分将从以下几个方面展开： 电磁波传播基础： 介绍麦克斯韦方程组在不同介质中的形式，以及平面电磁波的产生、传播特性。重点讲解波长、频率、相速度、群速度等关键参数，以及介质的介电常数、磁导率和损耗角正切对波传播的影响。 传输线理论： 详细阐述理想传输线和实际传输线的特性，包括特性阻抗、传播常数、电压驻波比（VSWR）、反射系数和驻波比等。分析集总参数模型和分布参数模型的区别与联系。 史密斯圆图的应用： 史密斯圆图作为微波电路设计的重要工具，将在本部分得到详细讲解。介绍其基本原理、如何使用史密斯圆图进行阻抗匹配、负载计算、参数读取等操作。通过大量的实例，帮助读者熟练掌握史密斯圆图的应用技巧。 散射参数（S参数）： S参数是描述微波网络特性的标准语言。本书将深入介绍S参数的定义、测量方法以及其在电路分析中的重要性。讲解如何通过S参数矩阵来表征无源和有源器件的性能，以及如何利用S参数进行多端口网络的级联和分析。 微波网络分析： 基于S参数，介绍如何分析微波网络的输入输出阻抗、增益、隔离度、稳定性等关键性能指标。讲解功率传输理论，包括最大功率传输条件和匹配网络的设计原则。 第二部分：微波毫米波平面电路的基本结构与等效电路 平面电路是指在平面介质基板上通过印刷、蚀刻等工艺制作的微波电路。本部分将聚焦于平面电路的各种基本结构，并建立其等效电路模型，以便于分析和设计。 微带线理论： 微带线是平面电路中最基本的传输线结构。详细介绍微带线的结构、特性阻抗的计算方法（包括精确解和近似公式），以及其损耗（导体损耗、介质损耗）的计算。分析微带线随频率变化的特性，如相速度、有效介电常数和特性阻抗的色散效应。 带状线理论： 介绍带状线作为另一种重要的平面传输线结构，其对称结构带来的优势和特点。分析带状线的阻抗和损耗计算，以及与微带线的比较。 槽线理论： 介绍槽线作为一种槽形传输线，在特定应用中的优势，并分析其电磁场分布和特性参数。 迹线耦合线（Coplanar Waveguide, CPW）： CPW是一种近年来发展迅速的平面传输线，其结构特点和优势。介绍中心导体、两侧地线等结构参数对CPW特性的影响，包括阻抗、损耗和电磁场分布。 微波器件的等效电路模型： 针对平面电路中常用的无源和有源器件，如枝状线、集总元件（电阻、电容、电感）、二极管、晶体管等，建立其高频下的等效电路模型。重点讲解枝状线（stubs）的等效模型及其在阻抗匹配中的应用。 第三部分：微波毫米波平面电路的分析与设计方法 本部分将介绍如何运用所学的理论知识，对微波毫米波平面电路进行实际的分析和设计。 阻抗匹配网络设计： 单值匹配： 详细介绍如何使用单值匹配技术，通过匹配网络实现输入输出端口的阻抗匹配，从而实现最大功率传输。 宽带匹配： 探讨各种宽带匹配方法，如多段匹配、分布式匹配、平衡匹配等，以实现频率范围内的良好匹配。 微带线匹配技术： 结合微带线理论，介绍使用微带线段、枝状线、耦合线等构建匹配网络的具体设计方法。 微波滤波器的设计： 滤波器类型： 介绍低通、高通、带通、带阻等各种滤波器类型，以及它们的频率响应特性。 原型滤波器设计： 讲解基于Butterworth、Chebyshev、Cauer等逼近函数设计原型滤波器的基本原理。 微带线滤波器的实现： 详细介绍如何利用微带线段、耦合线、枝状线等实现各种类型的微带线滤波器，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。重点讲解周期性结构滤波器（如加载枝状线滤波、周期性枝状线滤波器）。 毫米波滤波器： 探讨毫米波频段对滤波器设计提出的挑战，以及适用于毫米波频段的滤波器结构，如空腔滤波器、金属波导滤波器等在平面结构中的实现。 功率分配器/合成器设计： 1x2功率分配器/合成器： 介绍Wilkinson功率分配器、分支线耦合器等经典结构的设计原理和实现。 多路功率分配器/合成器： 探讨实现更多路功率分配/合成的设计方法，以及其在天线阵列和功分网络中的应用。 耦合器设计： 90度混合耦合器： 详细介绍90度混合耦合器的结构、工作原理及其在相干系统中的应用。 180度混合耦合器： 介绍180度混合耦合器的结构和特性，以及其在平衡放大器等电路中的应用。 定向耦合器： 讲解定向耦合器的设计原理，包括耦合度、方向性等参数的控制，以及在功率监测、信号分离等方面的应用。 振荡器和放大器的平面电路设计： 振荡器设计： 介绍微波振荡器的基本结构和稳定性分析，重点讲解基于晶体管的振荡器（如Colpitts、Hartley振荡器）在平面结构上的实现。 放大器设计： 单级放大器设计： 讲解放大器的增益、匹配、稳定性的设计原则，以及单级放大器的阻抗匹配设计。 多级放大器设计： 探讨多级放大器的级联和整体性能优化。 平衡放大器设计： 介绍平衡放大器的结构和优势，以及其在高线性度和宽带应用中的作用。 电磁仿真工具的应用： 仿真软件介绍： 介绍常用的微波电路电磁仿真软件，如ANSYS HFSS, CST Microwave Studio, AWR Microwave Office等。 仿真流程： 讲解如何使用这些工具进行电路建模、网格划分、求解器设置、后处理分析，以及如何通过仿真验证设计结果。 仿真与理论结合： 强调理论分析与电磁仿真相结合的重要性，通过仿真优化设计参数，提高设计精度和效率。 第四部分：特殊结构与应用 除了基本的平面电路结构，本部分还将探讨一些在微波毫米波领域具有重要意义的特殊结构和应用。 谐振器结构： 微带线谐振器： 介绍开路、短路微带线谐振器，以及它们在滤波器和振荡器中的应用。 耦合线谐振器： 探讨耦合线谐振器的结构特点和调谐机制。 槽线谐振器： 介绍槽线谐振器在毫米波频段的应用。 移相器设计： 数字移相器： 介绍基于开关器件（如PIN二极管、FET）实现的数字移相器。 模拟移相器： 探讨基于可变容值器件（如变容二极管）实现的模拟移相器。 微带线移相器： 介绍利用微带线段长度变化或串联/并联耦合结构实现的移相器。 开关电路设计： 介绍基于PIN二极管、FET等半导体器件实现的微波开关电路，以及其在收发切换、波束扫描等应用中的作用。 变频器设计： 混频器： 介绍微波混频器的基本原理，以及常用的混频器结构（如单平衡混频器、双平衡混频器）。 倍频器： 探讨实现倍频器功能的设计方法。 毫米波器件与集成： 毫米波材料与工艺： 探讨毫米波频段对电路基板材料、介质损耗、导体电阻率等提出的更高要求，以及相应的制造工艺。 毫米波平面天线： 简要介绍与毫米波平面电路相关的平面天线技术，如微带贴片天线、缝隙天线等。 集成电路（MMIC）考虑： 简要提及微波毫米波集成电路（MMIC）的设计理念和挑战，以及平面电路在MMIC中的集成。 结论 《微波毫米波平面电路理论》力求成为一本结构清晰、内容详实、理论与实践相结合的经典教材。本书不仅能帮助读者构建扎实的微波毫米波平面电路理论基础，更能引导读者掌握实际的设计方法和工程技巧。通过对本书的学习，读者将能够独立完成微波毫米波平面电路的设计、分析和优化，为未来在相关领域的深入研究和工程实践打下坚实的基础。本书适用于高等院校电子工程、通信工程、电磁场与微波技术等专业的本科生和研究生，以及从事微波毫米波器件、电路及系统设计和研发的工程师。
读完这本书的某些章节，我感觉自己像进行了一次高强度的智力训练。它不是那种可以轻松阅读的消遣读物，而是要求读者具备一定的电磁场和数学功底才能真正领悟其精髓。书中涉及的傅里叶分析、共形映射法等高级数学工具被娴熟地运用于平面电路的阻抗匹配和滤波器设计中。我特别留意了关于无源器件（如功分器、耦合器）的章节，作者们不仅展示了理论上的完美设计，还深入分析了制造公差和材料损耗对最终性能的影响。这体现了作者们深厚的工程实践经验，他们明白，理论上的“理想”与现实中的“可行”之间存在巨大的鸿沟。书中对谐振腔的分析部分，其严谨性和深度令人印象深刻，它揭示了腔体模式与平面结构性能之间的内在联系。对于那些致力于研发高Q值、高隔离度的微波器件的同行来说，这本书无疑是一本不可多得的“武功秘籍”，它提供的视角是多维度的，远超出了简单的电路图层面的理解。