本書比較系統(tǒng)和深入地論述了微波技術(shù)的基本理論和基本分析方法。主要內(nèi)容包括電磁場(chǎng)概述、傳輸線理論、導(dǎo)波與波導(dǎo)、微波網(wǎng)絡(luò)、無(wú)源和有源微波電路、微波天線、微波傳播、微波工程子系統(tǒng)等。全書采用場(chǎng)與路相結(jié)合的分析方法，以闡明基本概念為主，并給出定量的數(shù)學(xué)分析和應(yīng)用舉例。各章之間相互呼應(yīng)，有機(jī)結(jié)合，自成系統(tǒng)。
該書適于作為高等院校無(wú)線電技術(shù)專業(yè)本科生的教材，也可供從事微波工程技術(shù)的科技人員閱讀和參考。

　　無(wú)線電波譜是一種資源，微波在其中占有十分重要的地位，其頻譜比較寬，可以穿透對(duì)流層和電離層，因而許多電子信息系統(tǒng)都采用微波作為載頻。微波在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。近二三十年來(lái)，微波的服務(wù)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，新器件、新技術(shù)，特別是新系統(tǒng)的不斷出現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了微波工程技術(shù)的發(fā)展。微波技術(shù)和微波工程是電子信息系統(tǒng)中不可或缺的有機(jī)組成部分。許多電子信息系統(tǒng)，如微波通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、雷達(dá)、微波遙感、全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙控遙測(cè)系統(tǒng)、電子對(duì)抗系統(tǒng)等都離不開(kāi)微波；光纖通信與微波技術(shù)的緊密結(jié)合、高速數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也需引入微波技術(shù)的分析方法，因此電子信息領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員具備比較系統(tǒng)的微波技術(shù)和微波工程的知識(shí)，掌握該領(lǐng)域的基本原理和分析方法是十分必要的。多年來(lái)，清華大學(xué)電子工程系在制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)總是將微波工程基礎(chǔ)作為電子信息工程專業(yè)的必修課，并不斷地強(qiáng)調(diào)微波工程在大學(xué)本科學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中的重要性。
微波技術(shù)和微波工程的內(nèi)容比較多，通常是將相關(guān)的內(nèi)容寫成三或四本書，讀者若想了解該領(lǐng)域的全貌勢(shì)必要讀許多書。大學(xué)本科教學(xué)中的一個(gè)重要的宗旨是在保證一定的深度的前提下，盡可能地拓寬學(xué)生的知識(shí)面。為了這個(gè)目標(biāo)，本書將與微波工程有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域綜合在一本書中，希望能夠比較全面地論述微波工程的各個(gè)層面，并盡可能地找出微波工程各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的內(nèi)在聯(lián)系，以加強(qiáng)全書的系統(tǒng)性。本書除緒論之外共分九章，分別為電磁場(chǎng)概述、傳輸線理論、導(dǎo)波與波導(dǎo)、微波網(wǎng)絡(luò)、無(wú)源微波電路、有源微波電路、天線、電波傳播、微波工程系統(tǒng)。這九章可分為四部分或四個(gè)層次。
第一部分僅含第1章電磁場(chǎng)概述，該章概述了電磁場(chǎng)方程組、本構(gòu)關(guān)系、邊界條件以及一系列重要的定理。電磁場(chǎng)理論是微波工程的理論基礎(chǔ)，也是全書的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)了微波工程基礎(chǔ)之后，許多讀者都將進(jìn)一步體會(huì)到電磁場(chǎng)理論的完整嚴(yán)密和應(yīng)用的廣泛性，可以說(shuō)微波工程是應(yīng)用電磁場(chǎng)理論的最生動(dòng)的例子。
微波工程基礎(chǔ)前言傳輸線理論（第2章）、導(dǎo)波與波導(dǎo)（第3章）和微波網(wǎng)絡(luò)（第4章）這三章屬于第二部分，分別代表了不同于低頻集總參數(shù)電路的微波電路的三種分析方法，是微波電路的理論基礎(chǔ)。傳輸線理論講的是分布參數(shù)電路的分析方法和工具，不涉及電磁場(chǎng)而僅僅引入電壓電流沿傳輸線波動(dòng)的概念，與低頻集總參數(shù)電路的區(qū)別是，在電路的分析中考慮了傳輸線的長(zhǎng)度，故歷史上傳輸線理論曾被稱為長(zhǎng)線理論。導(dǎo)波與波導(dǎo)是用場(chǎng)的方法分析立體的或平面的傳輸線，導(dǎo)波理論考慮了波導(dǎo)的橫向結(jié)構(gòu)，描述了微波傳輸線上的電磁場(chǎng)的分布和波導(dǎo)的特性。在傳輸線理論和導(dǎo)波理論的基礎(chǔ)上，微波網(wǎng)絡(luò)用散射矩陣等網(wǎng)絡(luò)參量描述微波電路的外部特性，并進(jìn)一步導(dǎo)出直觀上不易想像的微波電路的特性。表面上看，傳輸線理論、導(dǎo)波與波導(dǎo)和微波網(wǎng)絡(luò)是三種不同的分析方法，但是三者卻有著內(nèi)在的聯(lián)系，例如： 用電磁場(chǎng)理論和導(dǎo)波理論還可導(dǎo)出多導(dǎo)體傳輸線電報(bào)方程；傳輸線理論是導(dǎo)波理論的簡(jiǎn)化；微波網(wǎng)絡(luò)的酉條件、互易性等性質(zhì)是由傳輸線理論和電磁場(chǎng)理論導(dǎo)出的；微波網(wǎng)絡(luò)理論包容了傳輸線理論，將傳輸線理論與微波網(wǎng)絡(luò)結(jié)合可給出含信號(hào)源和負(fù)載的微波電路的形式解。可以說(shuō)，只有綜合或交替使用上述三種方法才能得心應(yīng)手地分析微波電路，這一點(diǎn)在本書的第三部分將進(jìn)一步得到印證。隨著高速數(shù)字信號(hào)向高速率窄脈沖發(fā)展，其頻譜已落入微波波段，傳輸線的長(zhǎng)線效應(yīng)不可忽視。在第2章的27節(jié)討論了高速數(shù)字信號(hào)在傳輸線上的傳播特性。
無(wú)源微波電路（第5章）、有源微波電路（第6章）、天線（第7章）和電波傳播（第8章）等四章屬于第三部分。無(wú)源微波電路和有源微波電路的分析設(shè)計(jì)是建立在傳輸線理論、導(dǎo)波理論和微波網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)之上的，第5章和第6章包含了大量的無(wú)源和有源微波電路的例子，這些例子是第2、3和4章給出的微波電路三種基本分析方法的具體應(yīng)用。第7章講述的是電磁波的輻射和接收，第8章講述的是電磁波在自由空間和近地空間的傳播規(guī)律。顯而易見(jiàn)，天線和電波傳播的分析計(jì)算離不開(kāi)電磁場(chǎng)理論，同時(shí)也要用到傳輸線理論、導(dǎo)波理論和微波網(wǎng)絡(luò)理論，例如，巧妙地應(yīng)用電磁場(chǎng)的互易定理和散射參量的互易性可以方便地導(dǎo)出發(fā)射和接收天線的互易性，這說(shuō)明天線的互易性和微波網(wǎng)絡(luò)的互易性本質(zhì)上是相通的。第三部分內(nèi)容與電子信息系統(tǒng)密切相關(guān)。以通信系統(tǒng)為例，無(wú)源和有源微波電路、天線和電波傳播完成了通信系統(tǒng)框圖的發(fā)射、接收和信道功能，在通信系統(tǒng)中是不可缺少的。
第四部分為微波工程系統(tǒng)（第9章），該部分并不全面介紹各種電子信息系統(tǒng)，而僅僅以衛(wèi)星通信系統(tǒng)為例說(shuō)明如何將第三部分的內(nèi)容構(gòu)成一個(gè)具體的通信系統(tǒng)，以便使讀者初步建立微波工程系統(tǒng)的概念。
全書從電磁場(chǎng)理論開(kāi)始，然后討論微波技術(shù)的分析方法、各種具體的傳輸線、微波部件和電波傳播，最后給出微波工程系統(tǒng)的概念，這就是全書的主線。
本書的編寫有一個(gè)歷史過(guò)程： 1986年為清華大學(xué)電子工程系的本科生編寫了講義《微波工程基礎(chǔ)》（李宗謙）；1991年由西安交通大學(xué)出版社出版了《微波技術(shù)》一書（李宗謙、佘京兆），該書獲1996年度電子部?jī)?yōu)秀教材二等獎(jiǎng)；1996年由東南大學(xué)出版社出版了《微波工程基礎(chǔ)》一書（李宗謙、佘京兆），該書獲2002年度清華大學(xué)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)。與1996年版相比，這次改版我們作了較大的修訂，許多章節(jié)或作修改，或增刪內(nèi)容。
本書由三位作者共同完成，其中佘京兆編寫了第5章，高葆新編寫了第6章，其余各章由李宗謙編寫并統(tǒng)編全書。
清華大學(xué)電子工程系的各屆領(lǐng)導(dǎo)和同事對(duì)本書的編寫給予了很大的支持和鼓勵(lì)，在多年的教學(xué)實(shí)踐中，作者與電子工程系學(xué)生之間的不斷切磋對(duì)本書的改寫也起到了重要作用，這正是教學(xué)相長(zhǎng)的具體體現(xiàn)，借此機(jī)會(huì)向他們表示感謝。在前兩個(gè)版本和本次版本成書的過(guò)程中，清華大學(xué)的陸大教授、楊棄疾教授、林德云教授、石長(zhǎng)生教授、鄭君里教授，東南大學(xué)出版社的朱經(jīng)邦老師，國(guó)防科技大學(xué)的姚德淼教授，西安交通大學(xué)出版社的楊潞老師，北京理工大學(xué)的張德齊教授，浙江大學(xué)的黃恭寬教授，西安交通大學(xué)的蘇毅哲教授，以及許多未曾謀面和署名的老師、同仁作了大量的工作，借此機(jī)會(huì)向他們表示感謝。
雖然作者作了努力，不足之處仍在所難免，誠(chéng)懇期盼各位學(xué)術(shù)先輩、同仁和讀者批評(píng)指正。

0緒論1
0.1微波的范圍1
0.2微波的優(yōu)點(diǎn)2
0.3微波的應(yīng)用2
0.4本書的結(jié)構(gòu)4
0.5對(duì)讀者的建議5

1電磁場(chǎng)概述7
1.1引言7
1.2時(shí)變電磁場(chǎng)方程組和媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系7
1.3諧變電磁場(chǎng)方程組和媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系9
1.4邊界條件11
1.5坡印亭定理14
1.5.1時(shí)變場(chǎng)的坡印亭定理14
1.5.2諧變場(chǎng)的坡印亭定理14
1.6惟一性定理16
1.7等效源和廣義電磁場(chǎng)方程組18
1.8對(duì)偶性19
1.9波動(dòng)方程20
1.10矢量位和標(biāo)量位21
1.11反作用和互易定理23
1.12等效原理和鏡像定理25
1.12.1等效原理25
1.12.2鏡像定理26
習(xí)題27

2傳輸線理論28
2.1引言28
2.2傳輸線波動(dòng)方程和它的解28
2.2.1傳輸線波動(dòng)方程28
2.2.2波動(dòng)方程的解30
2.2.3相速和波長(zhǎng)31
2.3阻抗與駐波32
2.3.1反射系數(shù)32
2.3.2輸入阻抗與輸入導(dǎo)納33
2.3.3輸入阻抗與輸入導(dǎo)納的另一種表示式34
2.3.4傳輸線的工作狀態(tài)35
2.3.5駐波參量37
2.3.6阻抗的周期性和1/4波長(zhǎng)倒置性38
微波工程基礎(chǔ)目錄2.4史密斯圓圖39
2.4.1阻抗圓圖39
2.4.2導(dǎo)納圓圖44
2.4.3阻抗匹配46
2.5功率衰減與噪聲51
2.5.1無(wú)耗傳輸線上的功率關(guān)系51
2.5.2有耗傳輸線52
2.5.3負(fù)載的噪聲功率53
2.5.4有耗傳輸線的噪聲溫度54
2.6包含信號(hào)源和負(fù)載的傳輸線電路57
2.6.1歸一化電壓與歸一化電流57
2.6.2簡(jiǎn)單完整的傳輸線電路的形式解58
2.6.3匹配的基本概念60
2.7傳輸線電路中信號(hào)的時(shí)域分析61
2.7.1分布參數(shù)高速數(shù)字電路的特征參數(shù)61
2.7.2s域傳輸線波動(dòng)方程和它的解64
2.7.3簡(jiǎn)單傳輸線電路負(fù)載端時(shí)域信號(hào)的形式解67
2.7.4負(fù)載端時(shí)域信號(hào)的形式解應(yīng)用舉例71
習(xí)題75

3導(dǎo)波與波導(dǎo)80
3.1引言80
3.2規(guī)則金屬波導(dǎo)的一般理論81
3.2.1直接法求解81
3.2.2縱向場(chǎng)分量和橫向場(chǎng)分量的關(guān)系82
3.2.3TE波、TM波和TEM波的特點(diǎn)84
3.2.4導(dǎo)波的坡印亭矢量86
3.2.5空心金屬波導(dǎo)內(nèi)不存在TEM波86
3.3矩形金屬波導(dǎo)87
3.3.1矩形波導(dǎo)的通解87
3.3.2矩形波導(dǎo)中的力線圖91
3.3.3矩形波導(dǎo)的色散方程與k空間93
3.3.4矩形波導(dǎo)中導(dǎo)波的相速和群速97
3.3.5矩形波導(dǎo)中的傳輸功率與儲(chǔ)能99
3.3.6矩形波導(dǎo)的衰減101
3.3.7矩形波導(dǎo)的導(dǎo)體壁電流104
3.4金屬圓波導(dǎo)105
3.4.1圓波導(dǎo)的通解105
3.4.2圓波導(dǎo)中的力線圖111
3.4.3圓波導(dǎo)的色散方程113
3.5同軸線與平行雙線113
3.5.1同軸線中的TEM波113
3.5.2同軸線中的TE波和TM波116
3.5.3同軸線TEM波的等效電路118
3.5.4平行雙線120
3.6傳輸線理論的推廣122
3.6.1TE波和TM波的傳輸線理論122
3.6.2多導(dǎo)體傳輸線電報(bào)方程126
3.7帶線和微帶線128
3.7.1帶線128
3.7.2微帶線130
3.7.3均勻介質(zhì)填充的耦合傳輸線的奇偶模135
3.7.4耦合帶線138
3.7.5耦合微帶線139
3.8介質(zhì)波導(dǎo)143
3.8.1相位匹配143
3.8.2對(duì)稱薄膜介質(zhì)波導(dǎo)145
3.9光纖簡(jiǎn)介150
3.10激勵(lì)耦合151
3.10.1源對(duì)場(chǎng)的激勵(lì)準(zhǔn)則152
3.10.2激勵(lì)耦合舉例153
習(xí)題156

4微波網(wǎng)絡(luò)159
4.1引言159
4.2微波網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)定理160
4.2.1微波網(wǎng)絡(luò)的坡印亭定理160
4.2.2微波網(wǎng)絡(luò)的互易定理161
4.2.3微波網(wǎng)絡(luò)的電抗定理162
4.3阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣164
4.3.1非歸一化阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣164
4.3.2歸一化阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣165
4.3.3阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣的性質(zhì)167
4.4散射矩陣169
4.4.1散射矩陣和散射參量的意義169
4.4.2散射矩陣的性質(zhì)169
4.4.3參考面移動(dòng)后的散射矩陣171
4.4.4散射矩陣與阻抗導(dǎo)納矩陣的關(guān)系172
4.5二端口網(wǎng)絡(luò)173
4.5.1二端口網(wǎng)絡(luò)的各種矩陣173
4.5.2二端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣177
4.5.3二端口等效單元電路179
4.5.4對(duì)稱二端口網(wǎng)絡(luò)的本征值和本征矢185
4.6網(wǎng)絡(luò)的連接188
4.6.1網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)188
4.6.2網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)189
4.6.3網(wǎng)絡(luò)的串并聯(lián)190
4.6.4網(wǎng)絡(luò)的并串聯(lián)190
4.6.5網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)192
4.7微波信號(hào)通過(guò)微波電路的分析方法193
4.7.1含n端口網(wǎng)絡(luò)電路的形式解193
4.7.2微波電路的等效電源波定理195
4.7.3微波電路的信流圖199
4.7.4微波信號(hào)通過(guò)二端口網(wǎng)絡(luò)202
習(xí)題206
附錄式（4725）、式（4726）和式（4729）的推導(dǎo)208

5無(wú)源微波電路211
5.1引言211
5.2匹配負(fù)載212
5.3波導(dǎo)接頭和同軸接頭213
5.4短路器213
5.5衰減器215
5.5.1吸收式矩形波導(dǎo)衰減器215
5.5.2截止式衰減器216
5.5.3旋轉(zhuǎn)極化式衰減器217
5.6模式抑制器218
5.7波導(dǎo)T形分支219
5.7.1E-T和H-T分支219
5.7.2無(wú)耗互易三端口網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)221
5.8微帶線功分器與合成器223
5.9魔T225
5.9.1從波導(dǎo)雙T到魔T225
5.9.2魔T的應(yīng)用227
5.10定向耦合器的機(jī)理、技術(shù)指標(biāo)和分析方法231
5.10.1定向耦合器的簡(jiǎn)單機(jī)理231
5.10.2定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)233
5.10.3對(duì)稱理想定向耦合器的散射矩陣233
5.10.4應(yīng)用奇偶模理論分析定向耦合器234
5.11微帶線定向耦合器239
5.11.1微帶耦合線定向耦合器239
5.11.2微帶分支線定向耦合器241
5.11.3變阻的微帶分支線定向耦合器244
5.11.4微帶環(huán)形定向耦合器248
5.12圓極化器251
5.13旋轉(zhuǎn)對(duì)稱五端口結(jié)253
5.14六端口結(jié)及其應(yīng)用255
5.15鐵氧體器件257
5.15.1鐵氧體的張量導(dǎo)磁率257
5.15.2鐵氧體的標(biāo)量導(dǎo)磁率258
5.15.3矩形波導(dǎo)場(chǎng)移式隔離器259
5.15.4矩形波導(dǎo)諧振式隔離器261
5.15.5對(duì)稱Y形環(huán)行器262
5.16諧振腔264
5.16.1諧振腔的基本參數(shù)264
5.16.2矩形腔266
5.16.3圓柱腔269
5.16.4同軸腔271
5.16.5微帶諧振腔273
5.16.6介質(zhì)諧振腔274
5.16.7諧振腔的激勵(lì)耦合286
5.16.8腔體微擾與諧振頻率的變化288
5.17微波濾波器291
5.17.1微波濾波器的工作特性292
5.17.2低通原型濾波器295
5.17.3頻率變換301
5.17.4電感與電容的微波實(shí)現(xiàn)307
5.17.5微波低通濾波器313
5.17.6倒置變換器318
5.17.7變形低通原型320
5.17.8微波帶通濾波器321
5.17.9微波帶阻濾波器330
習(xí)題333

6有源微波電路336
6.1引言336
6.2微波晶體管放大器336
6.2.1微波晶體管337
6.2.2微波晶體管放大器的增益347
6.2.3微波晶體管放大器的穩(wěn)定性348
6.2.4微波晶體管放大器的噪聲系數(shù)353
6.2.5微波低噪聲放大器設(shè)計(jì)356
6.2.6微波功率放大器358
6.3微波混頻器360
6.3.1肖特基勢(shì)壘二極管360
6.3.2非線性電導(dǎo)混頻的機(jī)理363
6.3.3混頻器電路365
6.3.4混頻器的噪聲系數(shù)369
6.3.5接收機(jī)噪聲系數(shù)371
6.4微波振蕩器373
6.4.1微波振蕩器的種類與特性373
6.4.2微波晶體管振蕩器374
6.4.3雪崩二極管振蕩器377
6.4.4體效應(yīng)二極管振蕩器381
習(xí)題384

7天線386
7.1引言386
7.2輻射場(chǎng)387
7.2.1電流源和磁流源的矢量位387
7.2.2電偶極子輻射場(chǎng)390
7.3天線的基本參數(shù)（一）392
7.3.1輻射方向圖392
7.3.2天線立體角395
7.3.3方向性396
7.3.4增益397
7.3.5天線的極化398
7.3.6天線的輸入阻抗400
7.4天線的基本參數(shù)（二）401
7.4.1天線的互易性401
7.4.2極化損失因子402
7.4.3天線有效面積404
7.4.4天線有效面積與天線方向性的關(guān)系405
7.4.5天線的噪聲溫度406
7.5振子天線410
7.5.1對(duì)稱振子410
7.5.2折疊振子412
7.5.3對(duì)稱轉(zhuǎn)換器413
7.6陣列天線415
7.6.1二元陣415
7.6.2N元線陣417
7.6.3自阻抗與互阻抗418
7.7口面天線419
7.7.1口面天線輻射場(chǎng)的計(jì)算方法419
7.7.2口面天線輻射場(chǎng)計(jì)算舉例421
7.8拋物面天線425
7.8.1旋轉(zhuǎn)拋物面天線426
7.8.2卡塞格倫天線428
習(xí)題430

8電波傳播432
8.1引言432
8.2地球及其近地空間432
8.3電波傳播的各種方式434
8.4自由空間傳播損失436
8.5對(duì)流層對(duì)微波傳播的影響437
8.5.1對(duì)流層的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)大氣437
8.5.2對(duì)流層對(duì)微波的折射438
8.5.3大氣對(duì)微波的衰減441
8.5.4降水的退極化效應(yīng)442
8.6電波傳播的菲涅耳區(qū)443
8.6.1惠更斯|菲涅耳原理443
8.6.2自由空間的菲涅耳區(qū)446
8.7地面對(duì)微波傳播的影響448
8.7.1視線距離448
8.7.2平地面的菲涅耳區(qū)449
8.7.3地面的反射和散射449
8.7.4考慮地面影響的路徑損失449
8.8電離層中的電波傳播450
目錄ⅩⅦ
9微波工程系統(tǒng)453
9.1引言453
9.2衛(wèi)星通信的微波子系統(tǒng)453
9.2.1衛(wèi)星通信微波子系統(tǒng)框圖453
9.2.2衛(wèi)星通信線路增益損耗圖454
9.2.3衛(wèi)星通信信噪比458
9.2.4衛(wèi)星天線459
9.2.5地球站天線系統(tǒng)460
習(xí)題461

附錄462
附錄Ⅰ物理常數(shù)462
附錄Ⅱ矢量微分算子462
Ⅱ.1直角坐標(biāo)462
Ⅱ.2圓柱坐標(biāo)463
Ⅱ.3球坐標(biāo)463
附錄Ⅲ矢量恒等式463
Ⅲ.1加法和乘法463
Ⅲ.2微分464
Ⅲ.3積分464
附錄Ⅳ常用同軸射頻電纜465
附錄Ⅴ矩形與扁矩形波導(dǎo)465
附錄Ⅵ半導(dǎo)體材料466
Ⅵ.1能帶論和晶體466
Ⅵ.2費(fèi)米能級(jí)470
Ⅵ.3本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體471
Ⅵ.4漂移電流473

參考文獻(xiàn)474