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(nèi)容,分別闡述了微波應(yīng)用系統(tǒng)、均勻傳輸線原理、波導(dǎo)和集成傳輸線、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、微波元件、天線原理與設(shè)計基礎(chǔ),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(xué)改革對本科生的培養(yǎng)要求出發(fā),內(nèi)容盡量避免繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo),強調(diào)理論與工程實際相結(jié)合。每章均精選了大量和工程實踐相關(guān)的例題,涵蓋核心內(nèi)容,選題廣泛,難易適中。為便于自主學(xué)習(xí),每章附有相應(yīng)的習(xí)題作為鞏固練習(xí)。
本書可作為高等學(xué)校本科電子信息類相關(guān)專業(yè)的教材,也可作為與“微波技術(shù)與天線”專業(yè)相關(guān)人員的自學(xué)參考書。
與現(xiàn)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(xué)和自學(xué)的輔助材料,附有較深層次的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課導(dǎo)引、應(yīng)用軟件導(dǎo)引,以及大學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”訓(xùn)練的設(shè)計和研究性課題等。配合工程教育認(rèn)證,附有教學(xué)目標(biāo)達(dá)成對比,檢驗畢業(yè)目標(biāo)達(dá)成等內(nèi)容。
微波技術(shù)是近代科學(xué)技術(shù)研究的重要成果之一,幾十年來,它已經(jīng)發(fā)展成為一門比較成熟的學(xué)科,從用于國防的雷達(dá)技術(shù)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(shù)已經(jīng)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(shù)與天線目前已成為無線電電子工程的專業(yè)基礎(chǔ)課之一,成為尖端科學(xué)發(fā)展中不可缺少的現(xiàn)代技術(shù)。把微波技術(shù)和天線技術(shù)合二為一,既考慮到內(nèi)容的連續(xù)性,又適應(yīng)目前教學(xué)課時壓縮的需求。
從實際工程應(yīng)用出發(fā),通過對集總參數(shù)的“路”和分布參數(shù)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(nèi)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(yīng)用系統(tǒng)以及天線在其中的作用,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)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(shù)、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(dǎo)的傳輸特性和場結(jié)構(gòu),并介紹了幾種集成傳輸線以及近年來出現(xiàn)的新技術(shù)——基片集成波導(dǎo)。第四章在等效傳輸線的基礎(chǔ)上分析了各種網(wǎng)絡(luò)參量及不同網(wǎng)絡(luò)參量之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。第五章闡述了各種微波元件,它們和微波傳輸線一起構(gòu)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(guān)參數(shù),并對工程中常見的線天線、面天線和天線陣進(jìn)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(shè)計實例,便于讀者進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)和微波元件設(shè)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(lián)系出版社。
由于時間倉促,加上作者學(xué)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(dǎo)師,于1985、1993和2002年獲學(xué)士、碩士和博士學(xué)位,2001-2005年分別在天津大學(xué)光學(xué)工程博士后流動站和香港城市大學(xué)無線通信研究中心工作。天津市天線與微波技術(shù)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(xué)回國人員,中國電子學(xué)會高級會員。 1986年以來,主要從事天線新技術(shù)、電磁場數(shù)值計算和微波毫米波集成電路設(shè)計等教學(xué)與研究工作。在無線射頻識別與定位技術(shù)及其工程應(yīng)用、超寬帶有源電路和天線技術(shù)、微波毫米波集成電路的計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)及應(yīng)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(shù)已成功地應(yīng)用于汽車、航空和航天等領(lǐng)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(xué)基金、部委預(yù)研基金、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點項目和天津市自然科學(xué)基金各一項。與香港城市大學(xué)無線通信研究中心、天津大學(xué)、西安電子科技大學(xué)和空軍工程大學(xué)等單位聯(lián)系密切,合作開展科學(xué)研究。截至2008年12月,在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)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(xué)術(shù)和科普著作6部,獲得3項國家發(fā)明專利。
第1章 微波應(yīng)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(dá)系統(tǒng)
1.5 輻射計系統(tǒng)
1.6 微波傳輸
1.7 其他應(yīng)用和專題
1.8 電磁波譜
1.9 本章小結(jié)
習(xí)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(yīng)用
2.7 同軸線及其特性阻抗
2.8 本章小結(jié)
習(xí)題55
第3章 波導(dǎo)和集成傳輸線
3.1 導(dǎo)波原理
3.2 矩形波導(dǎo)
3.3 圓波導(dǎo)
3.4 介質(zhì)波導(dǎo)
3.5 光纖
3.6 微波集成傳輸線
3.7 基片集成波導(dǎo)
3.8 波導(dǎo)的激勵與耦合
3.9 本章小結(jié)
習(xí)題
第4章 微波網(wǎng)絡(luò)
4.1 阻抗參量
4.2 導(dǎo)納參量
4.3 混合參量
4.4 傳輸參量
4.5 阻抗、導(dǎo)納、混合和傳輸參量的轉(zhuǎn)換
4.6 散射參量
4.7 鏈?zhǔn)缴⑸鋮⒘?
4.8 本章小結(jié)
習(xí)題
第5章 微波元件
5.1 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)
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(jié)
習(xí)題
第6章 天線原理與設(shè)計基礎(chǔ)
6.1 天線的方向特性和相關(guān)參數(shù)
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(xí)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(jié)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)
致謝