微波技术与天线(慕课版)

第1章 绪论 1 1.1 微波的概念和内涵 1 1.1.1 微波的概念 1 1.1.2 微波技术与天线的内涵 2 1.2 微波的特点 2 1.3 微波的危害与防护 4 1.4 微波技术与天线的应用与发展 5 1.4.1 微波技术与天线的应用 5 1.4.2 微波技术与天线的发展 6 习题 7 第2章 传输线理论 8 2.1 传输线的基本概念 8 2.1.1 长线与短线 8 2.1.2 分布参数 8 2.2 传输线方程及其解 9 2.2.1 传输线的等效电路模型 9 2.2.2 传输线方程 11 2.2.3 传输线方程的解 12 2.3 传输线的特性参数和状态参量 15 2.3.1 特性参数 15 2.3.2 状态参量 17 2.4 无耗传输线的工作状态 20 2.4.1 行波 20 2.4.2 驻波 21 2.4.3 行驻波 25 2.5 圆图 26 2.5.1 圆图的组成 27 2.5.2 圆图的应用 30 2.6 阻抗匹配 33 2.6.1 阻抗匹配的概念 34 2.6.2 阻抗匹配方法 35 习题 44 第3章 微波传输线 46 3.1 导波系统的一般分析 46 3.1.1 导行电磁波的分析方法 46 3.1.2 导行电磁波的传播特性 51 3.1.3 导波的传输功率和衰减 54 3.2 矩形波导 57 3.2.1 矩形波导的形成 57 3.2.2 矩形波导的一般解 57 3.2.3 矩形波导的场结构 60 3.2.4 矩形波导内壁表面电流的分布 63 3.2.5 传输特性 64 3.2.6 矩形波导的截面尺寸选择 68 3.3 圆波导 69 3.3.1 圆波导的导波模 69 3.3.2 三个常用模 73 3.4 同轴线 76 3.4.1 同轴线结构及应用 76 3.4.2 同轴线的主模TEM模 77 3.4.3 同轴线尺寸的确定 78 3.4.4 同轴线中的高次模——TE模和TM模 78 3.4.5 传输功率与损耗 81 3.5 微带线 83 3.5.1 微带线的主要传输特性 84 3.5.2 微带线的色散和高次模 85 3.5.3 微带线的损耗 88 3.6 其他形式的传输线 89 3.6.1 耦合带状线和耦合微带线 89 3.6.2 椭圆波导与脊波导 91 3.6.3 表面波传输线 92 3.6.4 槽线、共面传输线及鳍线 93 3.6.5 复合左右手传输线 94 习题 95 第4章 微波网络 97 4.1 微波网络的基本概念 97 4.2 微波传输线等效为网络 100 4.2.1 微波传输线等效为双线 100 4.2.2 不均匀区域等效为网络 103 4.3 双端口网络的Z、Y、A参数及归一化参数 106 4.3.1 阻抗参数矩阵 106 4.3.2 导纳参数矩阵 110 4.3.3 转移参数矩阵 111 4.4 散射矩阵与传输矩阵 117 4.4.1 散射矩阵 117 4.4.2 传输矩阵 122 4.5 双端口网络的特性参数 123 4.5.1 双端口网络的功率增益 124 4.5.2 双端口网络的工作特性参数 126 4.6 微波网络仿真商业软件简介 129 习题 132 第5章 微波元件 134 5.1 阻抗匹配与变换元件 134 5.1.1 阻抗匹配元件 134 5.1.2 连接元件和终端元件 138 5.2 定向耦合元件 143 5.2.1 定向耦合器 144 5.2.2 波导匹配双T接头 151 5.2.3 微带功分器 157 5.3 微波谐振器 161 5.3.1 微波谐振器的概念 161 5.3.2 几种实用的微波谐振器(腔) 162 5.3.3 微波谐振窗 168 5.4 衰减器和移相器 169 5.4.1 微波衰减器 169 5.4.2 微波移相器 171 5.5 微波滤波器和微波铁氧体元件 173 5.5.1 微波滤波器 173 5.5.2 微波铁氧体器件 179 5.6 天线收发开关 187 5.7 微波集成器件简介 191 习题 193 第6章 天线基本理论 194 6.1 天线概述 194 6.2 基本振子的辐射 195 6.2.1 电基本振子 195 6.2.2 磁基本振子 196 6.2.3 辐射场的划分 198 6.3 天线的电参数 200 6.3.1 方向性参数 200 6.3.2 效率与增益 205 6.3.3 极化 206 6.3.4 频带宽度 207 6.3.5 阻抗 208 6.3.6 有效长度 208 6.4 天线的互易性 210 6.5 对称振子天线 211 6.5.1 电流分布 211 6.5.2 辐射场与方向性 212 6.6 天线阵 215 6.6.1 天线阵的概念 215 6.6.2 均匀二元直线阵 216 6.6.3 多元直线式天线阵 218 6.6.4 引向天线 229 6.6.5 相控阵天线 232 6.7 面天线 235 6.7.1 面天线的基本概念 235 6.7.2 惠更斯—菲涅尔原理 236 6.7.3 喇叭天线 237 6.7.4 抛物面天线 242 6.8 常用天线 244 6.8.1 单极子天线 244 6.8.2 加载天线 246 6.8.3 折合振子 248 6.8.4 螺旋天线 249 6.9 超材料天线 251 习题 252 第7章 电波传播基础 255 7.1 电波传播的四种方式 255 7.1.1 地面波传播 255 7.1.2 天波传播 262 7.1.3 视距传播 267 7.1.4 散射波传播 274 7.2 空间介质对电波传播的影响 276 习题 279 参考文献 280