本書為普通高等教育 “新工科暨卓越工程師教育培養(yǎng)計劃電子信息類專業(yè)系列教材”,共分為七章內容,分別闡述了微波應用系統(tǒng)、均勻傳輸線原理、波導和集成傳輸線、微波網絡基礎、微波元件、天線原理與設計基礎,后介紹了分析微波工程問題的全波三維電磁仿真軟件HFSS。
本書從新工科教學改革對本科生的培養(yǎng)要求出發(fā),內容盡量避免繁雜的數學推導,強調理論與工程實際相結合。每章均精選了大量和工程實踐相關的例題,涵蓋核心內容,選題廣泛,難易適中。為便于自主學習,每章附有相應的習題作為鞏固練習。
本書可作為高等學校本科電子信息類相關專業(yè)的教材,也可作為與“微波技術與天線”專業(yè)相關人員的自學參考書。
與現有教材的不同之處在于配套的多媒體動畫和課件可作為教學和自學的輔助材料,附有較深層次的數學基礎課導引、應用軟件導引,以及大學生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”訓練的設計和研究性課題等。配合工程教育認證,附有教學目標達成對比,檢驗畢業(yè)目標達成等內容。
微波技術是近代科學技術研究的重要成果之一,幾十年來,它已經發(fā)展成為一門比較成熟的學科,從用于國防的雷達技術到普及大眾的廣播、電視、衛(wèi)星通信,再到居民家庭的微波爐,微波技術已經融入到每一個人的生活之中。微波的傳播離不開天線和無線電波傳播,微波技術與天線目前已成為無線電電子工程的專業(yè)基礎課之一,成為尖端科學發(fā)展中不可缺少的現代技術。把微波技術和天線技術合二為一,既考慮到內容的連續(xù)性,又適應目前教學課時壓縮的需求。
從實際工程應用出發(fā),通過對集總參數的“路”和分布參數的“場”的比較,注重培養(yǎng)讀者對于工程問題的理論分析方法和解決問題的思路。全書內容共分七章,第1章介紹了微波及其特點、微波作為信息載體的應用系統(tǒng)以及天線在其中的作用,為進一步學習和研究此類系統(tǒng)給出了較為明晰的輪廓。第二章從傳輸線方程出發(fā),分析了均勻傳輸線的特性參數、狀態(tài)參量以及工作狀態(tài),傳輸線的傳輸功率、效率和損耗,以及史密斯圓圖的使用方法。第三章講述了規(guī)則金屬波導的傳輸特性和場結構,并介紹了幾種集成傳輸線以及近年來出現的新技術——基片集成波導。第四章在等效傳輸線的基礎上分析了各種網絡參量及不同網絡參量之間的相互轉換關系。第五章闡述了各種微波元件,它們和微波傳輸線一起構成了微波系統(tǒng)。第六章研究了天線輻射和接收的基本原理和相關參數,并對工程中常見的線天線、面天線和天線陣進行了說明。第七章介紹了電磁仿真軟件HFSS的使用方法并給出設計實例,便于讀者進行后續(xù)學習和微波元件設計。
本書配有電子課件,歡迎選用本書作為教材的老師使用,具體請聯系出版社。
由于時間倉促,加上作者學識水平有限,書中難以避免不足、錯誤和疏漏之處,熱誠歡迎廣大讀者給予批評和指正。
鄭宏興,1962年生,教授,博士生導師,于1985、1993和2002年獲學士、碩士和博士學位,2001-2005年分別在天津大學光學工程博士后流動站和香港城市大學無線通信研究中心工作。天津市天線與微波技術重點實驗室主任,天津市一三一人才工程第二層次人選,天津市優(yōu)秀教師、優(yōu)秀留學回國人員,中國電子學會高級會員。 1986年以來,主要從事天線新技術、電磁場數值計算和微波毫米波集成電路設計等教學與研究工作。在無線射頻識別與定位技術及其工程應用、超寬帶有源電路和天線技術、微波毫米波集成電路的計算機輔助設計和輔助制造技術及應用等課題的研究方面取得了一系列研究成果。他提出的新方法和新技術已成功地應用于汽車、航空和航天等領域。 主持和參與完成9項省部級以上科研項目,目前主持國家自然科學基金、部委預研基金、教育部科學技術研究重點項目和天津市自然科學基金各一項。與香港城市大學無線通信研究中心、天津大學、西安電子科技大學和空軍工程大學等單位聯系密切,合作開展科學研究。截至2008年12月,在國內外重要學術期刊和學術會議上發(fā)表論文128篇,其中被SCI收錄32篇,被EI收錄62篇,出版學術和科普著作6部,獲得3項國家發(fā)明專利。
第1章 微波應用系統(tǒng)概述
1.1 微波及其特點
1.2 無線通信系統(tǒng)
1.3 無線系統(tǒng)
1.4 雷達系統(tǒng)
1.5 輻射計系統(tǒng)
1.6 微波傳輸
1.7 其他應用和專題
1.8 電磁波譜
1.9 本章小結
習題19
第2章 均勻傳輸線原理
2.1 均勻傳輸線方程及其解
2.2 傳輸線阻抗與狀態(tài)參量
2.3 無耗傳輸線的狀態(tài)分析
2.4 傳輸線的傳輸功率、效率和損耗
2.5 阻抗匹配
2.6 史密斯圓圖及其應用
2.7 同軸線及其特性阻抗
2.8 本章小結
習題55
第3章 波導和集成傳輸線
3.1 導波原理
3.2 矩形波導
3.3 圓波導
3.4 介質波導
3.5 光纖
3.6 微波集成傳輸線
3.7 基片集成波導
3.8 波導的激勵與耦合
3.9 本章小結
習題
第4章 微波網絡
4.1 阻抗參量
4.2 導納參量
4.3 混合參量
4.4 傳輸參量
4.5 阻抗、導納、混合和傳輸參量的轉換
4.6 散射參量
4.7 鏈式散射參量
4.8 本章小結
習題
第5章 微波元件
5.1 阻抗匹配網絡
5.2 定向耦合器
5.3 濾波器
5.4 功率分配器
5.5 低噪聲放大器
5.6 功率放大器
5.7 本章小結
習題
第6章 天線原理與設計基礎
6.1 天線的方向特性和相關參數
6.3 滯后位 (推遲勢)
6.4 電流元天線的輻射
6.5 磁流元天線的輻射
6.6 常用的線天線
6.7 天線陣
6.8 面天陣
習題
第7章 高頻仿真軟件HFSS
7.1 HFSS概述
7.2 倒F天線
7.3 HFSS諧振腔體分析實例
7.4 本章小結
習題
參考文獻
致謝