【现货速发】微波技术与天线

时间确实过得飞快，十几年前，我还是一名信息工程专业大三的学生，坐在教室里学习与微波有关的知识。十几年后，我已经从事了相关的行业，并打算在前辈的基础上，根据自己的浅薄认知写一本入门类的教材。十几年过去了，尽管我对微波的相关知识已经驾轻就熟、如数家珍，但是当年作为初学者的那种吃力和困惑还是记忆犹新。其实不光是微波这门课，大多数电子信息类的专业课都是这样，打开方式极其不友好，很容易给初学者造成身心上的双重打击。

所谓“师傅领进门，修行在个人”，掌握了相关的知识之后在科研、教育和工业三界纵横驰骋固然痛快，但是最初入门的过程其实充满了艰辛，甚至是惊险，也有部分学生被专业课折磨到几近崩溃，几欲退学。秉持着“自己受过的苦最好不要传递下去”的观点，我希望能写本有点不太一样的教材，把微波相关的知识浅显地介绍一遍，帮助学生平稳度过痛苦的入门阶段。至于后续的修行，愿意走这个方向的学生，自然可以天高任鸟飞，走了别的方向的，也自然是多学知识少吃亏。

作为电磁场课程的后续课程，微波课程更偏重工程，本书的编写也充分考虑了电磁场中相关数学推导给学生所造成的巨大心理阴影，因此尽量把数学推导压缩到最少，重在介绍相关概念的由来、特点以及分析思路等，同时站在初学者视角，尽量避免出现“欺生”的现象，呵护学生在面对一门不太熟悉的专业课时的脆弱内心。本书在语言风格上尽量模仿当代工科大学生的气质，虽然在学习年轻人语言习惯方面略显笨拙，但是也算坦诚，希望可以给广大读者一个较为良好的阅读体验。当然，鉴于编者水平有限，书中难免会出现疏漏甚至错误，欢迎读者批评指正。

本书配有视频50个，便于读者进行自主学习。扫描书中二维码即可观看视频； 也可在B站观看视频，搜索“微波技术与天线”，封面上有小猫咪的即为本课程视频。

本书配有教学大纲和课件，仅供任课教师使用，可联系清华大学出版社(tupwenyi@163.com)获取。

编者
2023年11月

本书讲述“微波技术与天线”相关的基本概念、基本分析方法以及基本科学规律，尽量站在初学者的视角，引导读者建立起相关的知识体系结构。全书共6章，第1章介绍微波的由来、概念和特点；第2章介绍传输线中微波传输的规律；第3章介绍波导中微波传输的规律；第4章介绍工作于微波频段的谐振器及谐振腔的工作原理；第5章介绍微波网络的概念和分析方法；第6章对天线以及天线阵列的分析方法进行介绍。每个章节的介绍都尽量避免复杂的数学推导，重在引导读者深入理解其中的分析思路以及物理规律。 本书可以作为电子信息类相关专业本科生及专科生教材，也可以作为相关从业者的参考书。

朱海亮，西北工业大学电子信息学院副教授，博士生导师，特聘研究员，长期从事新型天线、超材料以及太赫兹器件等方面的研究工作，发表SCI论文20余篇，其中ESI高被引论文2篇，授权专利10余项。主持军科委基础加强计划、装发预研、国家自然科学基金等国家级项目5项，陕西省自然科学基金等省部级项目2项，航天科技集团、中石油、华为等企业横向项目10余项。相关成果入选航天科技集团十大技术突破（集团科学技术一等奖级别）。

大纲 课件
源代码 测试题

第1章波→电磁波→微波

1.1从波到电磁波

1.2电磁波的故事

1.2.1第一阶段： 电和磁相互独立

1.2.2第二阶段： 电和磁发生联系

1.2.3第三阶段： 理论证明电磁波的存在

1.2.4第四阶段： 实验证明电磁波的存在

1.3从电磁波到微波

1.3.1什么是微波？

1.3.2为什么是微波？

1.3.3微波的用途

1.4空间波和导行波

第2章传输线里的微波

2.1为什么要学这一章？

2.2短线VS长线，集总VS分布

2.3如何拿捏微波传输线？

2.3.1化长为短

2.3.2分离时空

2.3.3传输线方程

2.3.4把玩通解

2.3.5为什么会有反射？

2.3.6如何衡量反射？

2.3.7微波传输线上的那点儿状态

2.3.8如何对付反射？

2.3.9阻抗圆图

第3章波导里的微波

3.1为什么要学这一章？

3.2波导的故事

3.3如何拿捏波导？

3.3.1波导分析——纵向场量法

3.3.2矩形波导的TM模和TE模

3.3.3矩形波导的高通特性

3.3.4矩形波导的传输参量

3.3.5矩形波导的基模： TE10

3.3.6圆波导的浅尝辄止

3.3.7“场”的角度回望微波传输线

第4章传输线谐振器和微波谐振腔

4.1为什么要学这一章？

4.2谐振

4.2.1声波的谐振

4.2.2电波的谐振

4.3传输线谐振器

4.3.1串联谐振电路的输入阻抗

4.3.2终端短路的传输线用作谐振器

4.3.3终端开路的传输线用作谐振器

4.3.4传输线型谐振器的适用场合

4.4微波谐振腔之矩形谐振腔

4.4.1电容、电感结构到矩形谐振腔的演变

4.4.2矩形谐振腔的场分布

4.4.3矩形谐振腔的谐振波长和品质因数

4.4.4矩形谐振腔的基模TE101

4.5微波谐振腔之同轴谐振腔

4.5.1λ0/2型同轴谐振腔

4.5.2λ0/4型同轴谐振腔

4.5.3电容加载型同轴谐振腔

4.6微波谐振腔与啤酒瓶

第5章微波网络

5.1为什么要学这一章？

5.2如何建模一个多端口微波元器件？

5.2.1从传输线到各种微波元器件

5.2.2从低频电路的多端口网络说起

5.2.3低频到微波

5.2.4散射矩阵的定义

5.2.5从散射矩阵看器件性质

5.2.6工程实际中散射矩阵的测量

5.2.7工程实际中几个来自散射参量的参数

5.3一些典型微波元器件

5.3.1一端口器件

5.3.2二端口器件 

5.3.3三端口器件

第6章天线

6.1为什么要学天线？

6.1.1导行波的觉醒

6.1.2导行波到空间波的转换

6.1.3你真的懂天线吗？

6.1.4广阔天地，大有作为

6.1.5这一章讲点啥

6.2天线的工作机理和评价指标

6.2.1天线的辐射和接收机理

6.2.2天线的评价指标参数

6.3天线的分析手法： 百试不爽微积分

6.3.1天线种类： 线、面

6.3.2构成天线的五种微元

6.3.3从电流元到对称振子天线

6.3.4从面元到面天线

6.4天线阵列： 从散兵游勇到威武之师

6.4.1为什么要组阵？从“力量叠加”到“指哪打哪”

6.4.2最简单的天线阵列： 均匀直线阵

6.4.3组阵妙处之一： 方向图乘积原理与“力量叠加”

6.4.4组阵妙处之二： 相控阵原理与“指哪打哪”

6.4.5组阵中的栅瓣问题

6.4.6从均匀直线阵到任意阵

6.5当代天线工程师的日常

6.5.1仿真

6.5.2测试

参考文献

本书讲述“微波技术与天线”相关的基本概念、基本分析方法以及基本科学规律，尽量站在初学者的视角，引导读者建立起相关的知识体系结构。全书共6章，第1章介绍微波的由来、概念和特点；第2章介绍传输线中微波传输的规律；第3章介绍波导中微波传输的规律；第4章介绍工作于微波频段的谐振器及谐振腔的工作原理；第5章介绍微波网络的概念和分析方法；第6章对天线以及天线阵列的分析方法进行介绍。每个章节的介绍都尽量避免复杂的数学推导，重在引导读者深入理解其中的分析思路以及物理规律。 本书可以作为电子信息类相关专业本科生及专科生教材，也可以作为相关从业者的参考书。

朱海亮，西北工业大学电子信息学院副教授，博士生导师，特聘研究员，长期从事新型天线、超材料以及太赫兹器件等方面的研究工作，发表SCI论文20余篇，其中ESI高被引论文2篇，授权专利10余项。主持军科委基础加强计划、装发预研、国家自然科学基金等国家级项目5项，陕西省自然科学基金等省部级项目2项，航天科技集团、中石油、华为等企业横向项目10余项。相关成果入选航天科技集团十大技术突破（集团科学技术一等奖级别）。