微波工程(第3版)(波扎著)

微波工程(第3版) [平装]

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《微波工程(第3版)》：涵盖现代微波工程的内容全面、更新以及实用范围。
通过实际的应用和清晰的设计过程，Pozar的这本教材提供了关于微波工程领域的全新内容。以电气工程原理为基础，《微波工程(第3版)》展示出可通过电路理论、麦克斯韦方程组以及相关的概念来阐明微波电路和器件。
第三版的特点是在有源电路设计、非线性效应和噪声方面注入了新内容。
《微波工程(第3版)》新特性
内容更新和修改：第三版在容性耦合谐振腔滤波器、射频MEMS、晶体管功率放大器、晶体管振荡器、倍频器、振荡器的相位噪声以及FET混频器方面提供了新内容，同时对一系列专题内容做了重大修改。
很多例题包含有理论与设计：在这一版本中，很多例题都是新的或修改过的，所有例题均展示了典型问题是如何求解的、典型设计是如何进行的以及典型元件的设计是如何完成的。
习题广泛多样性：所有习题（其中很多是新的或经修改的）也是既有理论又有设计内容。给出了部分习题的答案，为学生自我评估提供了条件。
对微波工程如何做和为什么做两者进行了讨论：《微波工程(第3版)》以基本概念为起点，展示了微波元件和电路如何运作以及对它们如何进行设计。
网上的其他资源：《微波工程(第3版)》的网站中包括有来自马萨诸塞大学的实验室实验手册以及用Ansoft的SERENADE Microwave CAD软件包编写的有关《微波工程(第3版)》中一些例题和习题的文件。

作者简介

作者：（美国）波扎—avid M.Pozar）译者：张肇仪周乐柱吴德明等合著者：徐承和

第1章电磁理论
1.1 微波工程简介
1.1.1 微波工程的应用
1.1.2 微波工程的简史
1.2 麦克斯韦方程
1.3 媒质中的场和边界条件
1.3.1 一般材料分界面上的场
1.3.2 介质分界面上的场
1.3.3 理想导体(电壁)分界面上的场
1.3.4 磁壁边界条件
1.3.5 辐射条件
1.4 波方程和基本平面波的解
1.4.1 亥姆霍兹方程
1.4.2 无耗媒质中的平面波
1，4.3 一般有耗媒质中的平面波
1.4.4 良导体中的平面波
1.5 平面波的通解
1.5.1 圆极化平面波
1.6 能量和功率
1.6.1 良导体吸收的功率
1.7 媒质分界面上的平面波反射
1.7.1 普通媒质
1.7.2 无耗媒质
1.7.3 良导体
1.7.4 理想导体
1.7.5 表面阻抗概念
1.8 斜入射到一个介电界面
1.8.1 平行极化
1.8.2 垂直极化
1.8.3 全反射和表面波
1.9 一些有用的定理
1.9.1 互易定理
1.9.2 镜像理论
参考文献
习题

第2章传输线理论
2.1 传输线的集总元件电路模型
2.1.1 传输线上的波传播
2.1.2 无耗传输线
2.2 传输线的场分析
2.2.1 传输线参量
2.2.2 由场分析导出同轴线的电报方程
2.2.3 无耗同轴线的传播常数、阻抗和功率流
2.3 端接负载的无耗传输线
2.3.1 无耗传输线的特殊情况
2.4 Smith圆图
2.4.1 组合阻抗.导纳的Smith圆图
2.4.2 开槽线
2.5 四分之一波长变换器
2.5.1 阻抗观点
2.5.2 多次反射观点
2.6 源和负载失配
2.6.1 负载与线匹配
2.6.2 源与带负载的线匹配
2.6.3 共轭匹配
2.7 有耗传输线
2.7.1 低耗线
2.7.2 无畸变的传输线
2.7.3 端接的有耗传输线
2.7.4 计算衰减的微扰法
2.7.5 惠勒增量电感定则
参考文献
习题

第3章传输线和波导
3.1 TEM、TE和TM波的通解
3.1.1 TEM波
3.1.2 TE波
3.1.3 TM波
3.1.4 由电介质损耗引起的衰减
3.2 平行平板波导
3.2.1 TEM模
3.2.2 TM模
3.2.3 TE模
3.3 矩形波导
3.3.1 TE模
3.3.2 TM模
3.3.3 部分加载波导的TEm0模
3.4 圆波导
3.4.1 TE模
3.4.2 TM模
3.5 同轴线
3.5.1 TEM模
3.5.2 高阶模
3.6 接地介质板上的表面波
3.6.1 TM模
3.6.2 TE模
3.7 带状线
3.7.1 传播常数、特征阻抗和衰减的公式
3.7.2 近似的静电解
3.8 微带线
3.8.1 有效介电常数、特征阻抗和衰减的计算公式
3.8.2 近似的静电解
3.9 横向谐振法
3.9.1 部分加载矩形波导的rIEo。模
3.10 波速和色散
3.10.1 群速?
3.11 传输线和波导小结
3.11.1 其他类型的传输线和波导
参考文献
习题

第4章微波网络分析
4.1 阻抗和等效电压与电流
4.1.1 等效电压与电流
4.1.2 阻抗概念
4.1.3 z(w)和T(w)的奇偶性
4.2 阻抗和导纳矩阵
4.2.1 互易网络
4.2.2 无耗网络
4.3 散射矩阵
4.3.1 互易网络与无耗网络
4.3.2 参考平面的移动
4.3.3 广义散射参量
4.4 传输(脚)矩阵
4.4.1 与阻抗矩阵的关系
4.4.2 二端口网络的等效电路
4.5 信号流图
4.5.1 信号流图的分解
4.5.2 TRL网络分析仪校正的应用
4.6 不连续性和模式分析
4.6.1 矩形波导中H平面阶梯的模式分析
4.7 波导的激励——电流和磁流
4.7.1 只激励一个波导模式的电流片
4.7.2 任意电流源或磁流源的模式激励
4.8 波导激励——小孔耦合
4.8.1 通过横向波导壁上小孔的耦合
4.8.2 通过波导宽壁上小孔的耦合
参考文献
习题

第5章阻抗匹配和调谐
5.1 用集总元件匹配(网络)
5.1.1 解析解法
5.1.2 Smith圆图解法：
5.2 单短截线调谐
5.2.1 并联短截线
5.2.2 串联短截线
5.3 双短截线调谐
5.3.1 Smith圆图解法
5.3.2 解析解法
5.4 四分之一波长变换器
5.5 小反射理论
5.5.1 单节变换器
5.5.2 多节变换器
5.6 二项式多节匹配变换器
5.7 切比雪夫多节匹配变换器
5.7.1 切比雪夫多项式
5.7.2 切比雪夫变换器的设计
5.8 渐变传输线
5.8.1 指数渐变
5.8.2 三角形渐变
5.8.3 Klopfenstein渐变
5.9 Bode-Fano约束条件
参考文献
习题

第6章微波谐振器
6.1 串联和并联谐振电路
……
第7章功率分配器和定向耦合器
第8章微波滤波器
第9章铁氧体元件的理论与设计
第10章噪声与有源射频元件
第11章微波放大器设计
第12章振荡器和混频器
第13章微波系统导论
附录A 矢量分析、贝塞尔函数、物理常数……
部分习题答案
索引

序言

通过教育获得的知识，不但是人们对科学事物的积累，而且是人们对事物洞察力的积累。为此，我试图写一本着重于电磁学的基本概念、波传播、网络分析和应用于现代微波工程的设计原理的教科书。然而，我避免采用手册的写法，即在较小的篇幅内罗列大量信息，不做或少做解释；本书中相当多的内容涉及到了专用电路和元件的设计，这很有实用价值并可启发读者积极进行思考。在这些设计的背后，我力图给出分析和逻辑思路，以使读者知道和理解应用基本概念得出有用成果的处理过程。能牢固掌握微波工程的基本概念和原理，并知道怎样把这些内容应用于特定设计对象的工程师，最有可能在有创造性和多产出的事业中胜出。
与更早时期定位于波导和场论相比，现代微波工程中占支配地位的内容是分布电路分析。当今大多数微波工程师从事平面结构元件和集成电路设计，无需直接求助于电磁场分析。当今微波工程师所使用的基本工具是微波CAD（计算机辅助设计）软件和网络分析仪，而微波工程的教学必须对此给出回应，把重点转移到网络分析、平面电路和元件以及有源电路设计方面。微波工程仍总是离不开电磁学（许多较为复杂的CAD软件包要使用严格的电磁场理论求解），而学生仍将从揭示事物的本质中受益（诸如波导模式和通过小孔耦合），但是把重点改变到微波电路分析和设计上来这一点是不容置疑的。
微波与射频（RF）技术已蔓延到了各个方面。在商业等领域，更是如此，其现代应用包括蜂窝电话、个人通信系统、无线局域数据网、车载毫米波防撞雷达、用于广播和电视的直播卫星、全球定位系统（GPS）、射频识别标识（identification tagging）、超宽频带无线通信和雷达系统以及微波环境遥感系统。防卫系统继续大量地依靠微波技术用于无源和有源测向、通信以及武器操控系统。这样的业务发展态势意味着，在可预见的将来，在射频和微波工程方面不存在缺少挑战性的课题；同时对于工程师们，显然需要领悟微波工程的基本原理，同样需要有把这些知识应用于实际感兴趣问题的创造能力。
本书前两版的成功推出是令人感奋的。对于这一版，我们从教师和读者那里努力详尽地获取反馈信息——有关哪些专题应删去和哪些专题应添加的想法。关于去掉某些具体内容几乎没有相一致的意见（看来本书中的几乎每一个论题都有人采用）。然而，赞成把有源电路设计及相关课题的内容进行扩充的意见相当一致。因此，我们已把原来的12章增加到了13章，并在噪声、非线性效应、RF微机电系统（MEMS）、二极管和晶体管器件特性、场效应管（FET）混频器、晶体管振荡器、振荡器相位噪声、倍频器等方面增加了新的内容。对交调产物、动态范围、混频器、天线和接收机设计各小节进行了彻底的重写，增加了很多新的或修改过的例题和习题，其中一些与平面电路与元件的实际设计问题有关。这一版的另一个新特色是在书的结尾列出了部分习题的答案。这一版还去掉了一些论题，包括惟一性定理、法布里-珀罗谐振腔、电子战以及有关波导的一些例题。

文摘

插图：

在这个意义上，常规电路理论只是由麦克斯韦方程所描述的范围较宽的电磁理论的近似或特定使用。这是因为，一般而言，电路理论的集总电路元件近似在微波频段是不成立的。微波元件常常是分布元件，因为器件的尺度与微波波长为同一数量级，所以其中的电压或电流的相位在器件的物理尺度内有明显的变化。在极低的频率下，其波长足够大，以至于在贯穿一个元件的线度范围内，其相位也没有明显的变化。频率的另一极端被确定为光工程，那里的波长要比元件的尺度短得多。在这种情形下，麦克斯韦方程可以简化为几何光学，而光学系统可以用几何光学的理论来设计。这些技术有时也可应用于毫米波系统，此处它们称为准光学（quasioptical）。
在微波工程中，人们常常以麦克斯韦方程及其解作为开始。然而，正是这些方程引起了数学上的复杂性，因为麦克斯韦方程包含了作为空间坐标函数的矢量场量的矢量微分或积分的运算。但是，本书的目标之一便是试图将这个场理论的解的复杂度，简化为可以用更简单的电路理论来表达的结果。场理论的解通常给出了空间中每一点的电磁场的完整描述，它比我们在绝大多数实际应用中所需的信息多得多。典型地，我们更关心终端的量，例如功率、阻抗、电压和电流等这些常用电路理论概念表达的量。正是这种复杂性给微波工程增加了挑战性与回报。