微波工程（第四版）

图书标准信息

• 作者 波扎 著；[美]David、M.、Pozar(戴维、M.、谭云华 译
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2019-10
• 版次 1
• ISBN 9787121372278
• 定价 128.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 604页
• 字数 963.2千字

【内容简介】

本书是微波工程领域的一本优秀教材，其内容既有深度又有广度，主要包括电磁理论、传输线理论、传输线和波导、微波网络分析、阻抗匹配和调谐、微波谐振器、功率分配器和定向耦合器、微波滤波器、铁氧体元件理论与设计、噪声与非线性失真、有源射频及微波器件、微波放大器设计、振荡器和混频器、微波系统导论。在基本理论方面，既介绍了经典的电磁场理论，又叙述了现代微波工程中常用的分布电路和网络分析方法。在微波电路和器件方面，除介绍传统的线性微波电路及波导器件外，还增加了平面结构元件和集成电路的设计、振荡器的相位噪声、晶体管功率放大器、非线性效应以及当今微波工程师经常使用的工具，如微波CAD软件包和网络分析仪等内容。每章结尾提供了习题，书末提供了部分习题的答案，可供教师选用和学生自测。本书的特点是从基本概念出发，介绍专用电路和器件的设计，以便读者理解如何应用基本概念得出有用的结果，提高读者运用理论解决实际问题的能力。本书可作为高年级本科生或研究生的微波工程教材，也可作为微波电路及器件研制和开发的工程技术人员的参考书。

【作者简介】

David M. Pozar，美国马萨诸塞大学电气与计算机工程教授，IEEE会士，多个期刊的主编、副主编。在天线与射频领域出版专著、教材多本，发表论文多篇，同时在教学与科研领域多次获奖。目前的研究方向为天线与射频电路设计、超宽带无线通信、微带天线与相控阵天线等。
谭云华， 清华大学副教授，长期从事微波领域的教学与研究工作，发表论文多篇，完成纵向和横向项目多项，多次获得优秀老师荣誉称号。

【目录】

目 录

第1章 电磁理论 1

1．1 微波工程简介 1

1．1．1 微波工程应用 1

1．1．2 微波工程简史 3

1．2 麦克斯韦方程 4

1．3 媒质中的场和边界条件 8

1．3．1 一般材料分界面上的场 10

1．3．2 介质分界面上的场 11

1．3．3 理想导体（电壁）分界面上的场 11

1．3．4 磁壁边界条件 12

1．3．5 辐射条件 12

1．4 波方程和基本平面波的解 12

1．4．1 亥姆霍兹方程 12

1．4．2 无耗媒质中的平面波 13

1．4．3 一般有耗媒质中的平面波 14

1．4．4 良导体中的平面波 15

1．5 平面波的通解 16

1．5．1 圆偏振平面波 19

1．6 能量和功率 20

1．6．1 良导体吸收的功率 21

1．7 媒质分界面上的平面波反射 22

1．7．1 普通媒质 22

1．7．2 无耗媒质 23

1．7．3 良导体 25

1．7．4 理想导体 26

1．7．5 表面阻抗概念 26

1．8 斜入射到一个介电界面 28

1．8．1 平行偏振 28

1．8．2 垂直偏振 30

1．8．3 全反射和表面波 31

1．9 一些有用的定理 32

1．9．1 互易定理 32

1．9．2 镜像理论 33

参考文献 35

习题 36

第2章 传输线理论 39

2．1 传输线的集总元件电路模型 39

2．1．1 传输线上的波传播 40

2．1．2 无耗传输线 41

2．2 传输线的场分析 41

2．2．1 传输线参量 41

2．2．2 由场分析导出同轴线的电报方程 43

2．2．3 无耗同轴线的传播常数、阻抗和功率流 44

2．3 端接负载的无耗传输线 45

2．3．1 无耗传输线的特殊情况 47

2．4 Smith圆图 50

2．4．1 组合阻抗-导纳的Smith圆图 54

2．4．2 开槽线 55

2．5 1/4波长变换器 58

2．5．1 阻抗观点 58

2．5．2 多次反射观点 59

2．6 源和负载失配 60

2．6．1 负载与线匹配 61

2．6．2 源与带负载的线匹配 62

2．6．3 共轭匹配 62

2．7 有耗传输线 63

2．7．1 低耗线 63

2．7．2 无畸变传输线 64

2．7．3 端接的有耗传输线 65

2．7．4 计算衰减的微扰法 65

2．7．5 惠勒增量电感定则 66

2．8 传输线的瞬态效应 68

2．8．1 端接负载的传输线的脉冲反射特性 68

2．8．2 瞬态电路弹跳图 70

参考文献 71

习题 71

第3章 传输线和波导 75

3．1 TEM波、TE波和TM波的通解 75

3．1．1 TEM波 77

3．1．2 TE波 78

3．1．3 TM波 79

3．1．4 由电介质损耗引起的衰减 80

3．2 平行平板波导 80

3．2．1 TEM模 81

3．2．2 TM模 81

3．2．3 TE模 84

3．3 矩形波导 86

3．3．1 TE模 87

3．3．2 TM模 90

3．3．3 部分加载波导的TEm0模 94

3．4 圆波导 96

3．4．1 TE模 96

3．4．2 TM模 99

3．5 同轴线 103

3．5．1 TEM模 103

3．5．2 高阶模 104

3．6 接地介质板上的表面波 106

3．6．1 TM模 107

3．6．2 TE模 109

3．7 带状线 112

3．7．1 传播常数、特征阻抗和衰减的公式 113

3．7．2 近似的静电解 114

3．8 微带线 117

3．8．1 有效介电常数、特征阻抗和衰减的计算公式 117

3．8．2 频率依赖效应和高阶模 119

3．9 横向谐振法 121

3．9．1 部分加载矩形波导的TE0n模 122

3．10 波速和色散 122

3．10．1 群速 123

3．11 传输线和波导小结 125

3．11．1 其他类型的传输线和波导 125

参考文献 128

习题 128

第4章 微波网络分析 131

4．1 阻抗和等效电压与电流 131

4．1．1 等效电压与电流 131

4．1．2 阻抗概念 134

4．1．3 Z(ω)和Г(ω)的奇偶性 136

4．2 阻抗和导纳矩阵 137

4．2．1 互易网络 138

4．2．2 无耗网络 139

4．3 散射矩阵 140

4．3．1 互易网络与无耗网络 143

4．3．2 参考平面的移动 145

4．3．3 功率波和广义散射参量 146

4．4 传输（ABCD）矩阵 149

4．4．1 与阻抗矩阵的关系 151

4．4．2 二端口网络的等效电路 151

4．5 信号流图 153

4．5．1 信号流图的分解 154

4．5．2 TRL网络分析仪校正的应用 156

4．6 不连续性和模分析 160

4．6．1 矩形波导中H平面阶梯的模分析 162

4．7 波导的激励――电流和磁流 166

4．7．1 只激励一个波导模的电流片 166

4．7．2 任意电流源或磁流源的模激励 167

4．8 波导激励――小孔耦合 170

4．8．1 通过横向波导壁上的小孔耦合 172

4．8．2 通过波导宽壁上的小孔耦合 174

参考文献 175

习题 175

第5章 阻抗匹配和调谐 181

5．1 用集总元件匹配（L网络） 181

5．1．1 解析解法 182

5．1．2 Smith圆图解法 183

5．2 单短截线调谐 186

5．2．1 并联短截线 187

5．2．2 串联短截线 189

5．3 双短截线调谐 192

5．3．1 Smith圆图解法 193

5．3．2 解析解法 195

5．4 1/4波长变换器 196

5．5 小反射理论 199

5．5．1 单节变换器 199

5．5．2 多节变换器 200

5．6 二项式多节匹配变换器 201

5．7 切比雪夫多节匹配变换器 204

5．7．1 切比雪夫多项式 204

5．7．2 切比雪夫变换器的设计 206

5．8 渐变传输线 208

5．8．1 指数渐变 209

5．8．2 三角形渐变 210

5．8．3 Klopfenstein渐变 210

5．9 Bode?Fano约束条件 213

参考文献 215

习题 215

第6章 微波谐振器 217

6．1 串联和并联谐振电路 217

6．1．1 串联谐振电路 217

6．1．2 并联谐振电路 219

6．1．3 有载Q和无载Q 221

6．2 传输线谐振器 222

6．2．1 短路λ/2传输线 222

6．2．2 短路λ/4传输线 224

6．2．3 开路λ/2传输线 225

6．3 矩形波导腔谐振器 226

6．3．1 谐振频率 226

6．3．2 模的无载Q 227

6．4 圆波导腔谐振器 230

6．4．1 谐振频率 230

6．4．2 模的无载Q 232

6．5 介质谐振器 234

6．5．1 TE01δ模的谐振频率 234

6．6 谐振器的激励 237

6．6．1 耦合系数和临界耦合 238

6．6．2 缝隙耦合微带谐振器 239

6．6．3 小孔耦合腔 242

6．6．4 通过二端口测量求无载Q 243

6．7 腔的微扰 245

6．7．1 材料微扰 245

6．7．2 形状微扰 247

参考文献 249

习题 249

第7章 功率分配器和定向耦合器 253

7．1 功率分配器和耦合器的基本特性 253

7．1．1 三端口网络（T形结） 253

7．1．2 四端口网络（定向耦合器） 256

7．2 T形结功率功率分配器 259

7．2．1 无耗功率分配器 259

7．2．2 电阻性功率分配器 260

7．3 Wilkinson功率分配器 262

7．3．1 偶-奇模分析 262

7．3．2 不等分功率分配和N路Wilkinson功率分配器 265

7．4 波导定向耦合器 266

7．4．1 倍兹孔耦合器 266

7．4．2 多孔耦合器的设计 270

7．5 正交（90°）混合网络 274

7．5．1 偶?奇模分析 274

7．6 耦合线定向耦合器 277

7．6．1 耦合线理论 277

7．6．2 耦合线耦合器的设计 280

7．6．3 多节耦合线耦合器的设计 284

7．7 Lange耦合器 286

7．8 180°混合网络 289

7．8．1 环形混合网络的偶-奇模分析 290

7．8．2 渐变耦合线混合网络偶-奇模分析 294

7．8．3 波导魔T 296

7．9 其他耦合器 297

参考文献 299

习题 300

第8章 微波滤波器 304

8．1 周期结构 304

8．1．1 无限长周期结构的分析 305

8．1．2 有负载的周期结构 307

8．1．3 k?β图和波速 308

8．2 采用镜像参量法设计滤波器 310

8．2．1 二端口网络的镜像阻抗和传递函数 310

8．2．2 定k式滤波器节 313

8．2．3 m导出式滤波器节 314

8．2．4 复合滤波器 317

8．3 采用插入损耗法设计滤波器 319

8．3．1 用功率损耗比表征 319

8．3．2 最平坦低通滤波器原型 321

8．3．3 等纹波低通滤波器原型 324

8．3．4 线性相位低通滤波器原型 326

8．4 滤波器变换 327

8．4．1 阻抗和频率定标 327

8．4．2 带通和带阻变换 329

8．5 滤波器的实现 332

8．5．1 理查德变换 333

8．5．2 科洛达恒等关系 333

8．5．3 阻抗和导纳倒相器 337

8．6 阶跃阻抗低通滤波器 338

8．6．1 短传输线段近似等效电路 339

8．7 耦合线滤波器 341

8．7．1 耦合线段的滤波器特性 342

8．7．2 耦合线带通滤波器的设计 346

8．8 使用耦合谐振器的滤波器 351

8．8．1 使用1/4波长谐振器的带阻和带通滤波器 351

8．8．2 使用电容性耦合串联谐振器的带通滤波器 354

8．8．3 使用电容性耦合并联谐振器的带通滤波器 357

参考文献 360

习题 361

第9章 铁氧体元件理论与设计 363

9．1 亚铁磁性材料的基本性质 363

9．1．1 磁导率张量 363

9．1．2 圆极化场 367

9．1．3 损耗效应 369

9．1．4 退磁因子 371

9．2 铁氧体中的平面波传播 373

9．2．1 在偏置场方向的传播（法拉第旋转） 373

9．2．2 垂直于偏置场的波传播（双折射） 376

9．3 波在铁氧体加载的矩形波导中的传播 378

9．3．1 有单片铁氧体的波导的TEm0模 378

9．3．2 有两片对称铁氧体的波导的TEm0模 381

9．4 铁氧体隔离器 382

9．4．1 谐振隔离器 382

9．4．2 场位移隔离器 385

9．5 铁氧体相移器 387

9．5．1 非互易锁存相移器 387

9．5．2 其他类型的铁氧体相移器 389

9．5．3 回转器 390

9．6 铁氧体环形器 390

9．6．1 失配环形器的特性 391

9．6．2 结型环形器 392

参考文献 396

习题 396

第10章 噪声与非线性失真 399

10．1 微波电路中的噪声 399

10．1．1 动态范围和噪声源 399

10．1．2 噪声功率与等效噪声温度 400

10．1．3 噪声温度的测量 402

10．2 噪声系数 403

10．2．1 噪声系数的定义 403

10．2．2 级联系统的噪声系数 405

10．2．3 无源二端口网络的噪声系数 406

10．2．4 失配有耗传输线的噪声系数 407

10．2．5 失配放大器的噪声系数 409

10．3 非线性失真 410

10．3．1 增益压缩 411

10．3．2 谐波频率和交调失真 411

10．3．3 3阶截断点 413

10．3．4 级联系统的截断点 414

10．3．5 无源交调 415

10．4 动态范围 416

10．4．1 线性和无杂散动态范围 416

参考文献 417

习题 418

第11章 有源射频及微波器件 420

11．1 二极管及二极管电路 420

11．1．1 肖特基二极管和检波器 420

11．1．2 PIN二极管和控制电路 424

11．1．3 变容二极管 429

11．1．4 其他二极管 430

11．1．5 功率合成 431

11．2 双极结型晶体管 432

11．2．1 双极结型晶体管 432

11．2．2 异质结双极晶体管 434

11．3 场效应晶体管 434

11．3．1 金属半导体场效应晶体管 435

11．3．2 金属氧化物半导体场效应晶体管 436

11．3．3 高电子迁移率晶体管 437

11．4 微波集成电路 437

11．4．1 混合微波集成电路 438

11．4．2 单片微波集成电路 439

11．5 微波管 441

参考文献 444

习题 444

第12章 微波放大器设计 446

12．1 二端口功率增益 446

12．1．1 二端口功率增益的定义 446

12．1．2 二端口功率增益的深入探讨 449

12．2 稳定性 451

12．2．1 稳定性圆 451

12．2．2 无条件稳定的检验 453

12．3 单级晶体管放大器设计 456

12．3．1 最大增益设计（共轭匹配） 456

12．3．2 等增益圆和固定增益的设计 460

12．3．3 低噪声放大器设计 464

12．3．4 低噪声MOSFET放大器 467

12．4 宽带晶体管放大器设计 469

12．4．1 平衡放大器 469

12．4．2 分布放大器 471

12．4．3 差分放大器 475

12．5 功率放大器 478

12．5．1 功率放大器的特性和放大器类型 478

12．5．2 晶体管的大信号特性 479

12．5．3 A类功率放大器的设计 479

参考文献 481

习题 482

第13章 振荡器和混频器 484

13．1 射频振荡器 485

13．1．1 一般分析方法 485

13．1．2 使用共发射极的双极结型晶体管的振荡器 486

13．1．3 使用共栅极场效应晶体管的振荡器 487

13．1．4 实际考虑 488

13．1．5 晶体振荡器 490

13．2 微波振荡器 491

13．2．1 晶体管振荡器 492

13．2．2 介质谐振器振荡器 495

13．3 振荡器相位噪声 498

13．3．1 相位噪声的表示 498

13．3．2 振荡器相位噪声的Leeson模型 499

13．4 频率倍增器 502

13．4．1 电抗性二极管倍频器（Manley-Rowe关系） 502

13．4．2 电阻性二极管倍频器 504

13．4．3 晶体管倍频器 506

13．5 混频器 509

13．5．1 混频器特性 509

13．5．2 单端二极管混频器 513

13．5．3 单端FET混频器 514

13．5．4 平衡混频器 516

13．5．5 镜像抑制混频器 518

13．5．6 差分FET混频器和吉尔伯特单元混频器 520

13．5．7 其他混频器 521

参考文献 523

习题 524

第14章 微波系统导论 526

14．1 天线的系统特性 526

14．1．1 天线辐射的场和功率 527

14．1．2 天线辐射方向图特征 528

14．1．3 天线的增益和效率 530

14．1．4 孔径效率和有效面积 531

14．1．5 背景温度和亮度温度 532

14．1．6 天线的噪声温度和G/T 534

14．2 无线通信系统 536

14．2．1 Friis公式 537

14．2．2 链路预算和链路裕量 538

14．2．3 无线接收机结构 540

14．2．4 接收机的噪声特性 542

14．2．5 数字调制和误码率 544

14．2．6 无线通信系统 546

14．3 雷达系统 550

14．3．1 雷达方程 552

14．3．2 脉冲雷达 553

14．3．3 多普勒雷达 554

14．3．4 雷达散射截面 555

14．4 辐射计系统 556

14．4．1 辐射计理论和应用 556

14．4．2 全功率辐射计 558

14．4．3 迪克辐射计 559

14．5 微波传播 560

14．5．1 大气效应 560

14．5．2 地面效应 561

14．5．3 等离子体效应 562

14．6 其他应用和专题 563

14．6．1 微波加热 563

14．6．2 电能传输 563

14．6．3 生物效应和安全性 564

参考文献 565

习题 566

附录A 构成十进制倍数和分数单位的词头 569

附录B 向量分析 569

B．1 坐标变换 569

B．2 向量微分算符 570

附录C 贝塞尔函数 571

附录D 其他数学公式 573

D．1 有用的积分 573

D．2 泰勒级数 573

附录E 物理常数 574

附录F 某些材料的电导率 574

附录G 一些材料的介电常数和损耗角正切 575

附录H 一些微波铁氧体材料的特性 575

附录I 标准矩形波导数据 576

附录J 标准同轴线数据 577

部分习题答案 578

术语表 581