前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··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、平面电路和元器件以及有源电路设计方面。微波I.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），而学牛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（CPS）、射频识别标识（identificationtagging）、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一一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儿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来用）。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、晶体臂振荡器、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和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一一些例题。这本微波工程教材针对子高年级本科生或一年级研究生，用于两学期课程的教学。若学生在本科升期间学习电磁学的情况良好，则书中第1章和第2章的内容可很快地复习过去。情况较差的学生则需要详尽地复习这两章的内容。然后循序渐进地学习第3章至第13章，任课教师可以适当地把重点选择在场论方面（第3章至第9章，第13章），或更多地选择在电路设计方面，7
（第4章至第8章，第10章至第12章）。另外，也叫将重点放在第2章、第4章至第8章以及第10章全第13章中所包含的微波电路设计内容上，从而避开有关电磁场分析的内容。在一门有成效的微波工程课程中，应有两项重要内容：使用计算机辅助设计（CAD)模拟软件和微波实验训练。若学生可通过CAD软件对课本中有设计意向的习题结果进行验证，则立刻得到的反馈信息会使学生建立起信心，并使所做的努力得到更为满意的回报。由于消除了令人乏味的重复计算，学生可以很容易地试用另一种方法，并对习题做更加详细的探究。举例来说，传输线损耗影响已在多个例题和习题中加以了探究一一没有现代CAD工具的使用，要有效地做到这一点是不可能的。此外，在课堂上使用CAD工具，可对毕业后的学生提供有用的历练。大多数商业上推出的微波CAD工具是非常昂贵的，但多家软件制造商在其产品中对学院的使用进行打折，或是提供免费的“学生版”。例如，Ansoft公司对他们的SERENADE软件包提供有学生版，该版本可在网站www.ansoft.com上免费下载。装备一个使学生亲身实践的微波教学实验室是很昂贵的，但它为学生提供了开发对微波现象的直觉感知能力和物理观念的最佳途径。针对课程第一学期的实验包括微波功率、频率、驻波比、阻抗和S参量的测量，以及对基本微波元件如调谐器、耦合器、谐振腔、负载、环行器和滤波器特性的测量。通过这些测量，学生们还将获得有关连接器、波导和微波测试设备的重要实际知识。作为一种选择，下学期更为先进的实验课程可考虑诸如噪声系数、交调失真和混频这样的主题。当然，能提供这类实验很大程度上依赖于可用的测试设备。对于本书，我们在Wiley的网站上为学生和教师提供了若干资料。除了为教材中许多习题和例题编写的SERENADE电路文件之外，还有一个样本教学实验室手册，这可在www.wiley.com/college/pozar中找到。获得了授权的教师可通过网站www.wiley.com/college/pozar并进人Instnuc-torsCompanion Site,得到本书中所有习题的在线题解手册。致谢在完成此书的过程中，很多人对我给予了帮助，特别是使用本书前两版的数不清的教师和学生们，在此对他们表示感谢。我还要感谢我多年来在马萨诸塞大学的同事们，尤其是KeithCarver和BobJackson，他们提出了许多有益的建议并做出了很大的贡献，JurajBartolic（Zagreb大学）提供了第11章中参量稳定性准则的简化推导。感谢以下各位提供了本书中的图片：Ml-litech公司的NareshDeo博士，密歇根大学的JohnBryant博士，Alpha工业公司的HarrySyrigos先生，马萨诸塞大学的CalSwift教授、BobJackson教授和B，Hou先生，M/A-COM的J.Wendiler先生，雷声（Raytheon）公司的MikePackard博士-和MarkRussell先生，HP公司HugoVifian先生以及林肯实验室的M.Abouzahura博土。最后，我要感谢JohnWiley&Sons出版社的BillZobrist和全体雇员在这项工作中所给予的宝贵帮助和专业技能方面的贡献。David M.PozarAmherst,MA.8：
目录第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101.3.2介质分界面上的场11理想导体（电壁）分界面上的场1.3.3111.3.4磁壁边界条件121.3.5辐射条件12121.4波方程和基本平面波的解121.4.1亥姆兹方程..131.4.2无耗媒质中的平面波141.4.3一般有耗媒质中的平面波良导体中的平面波151.4.41.5平面波的通解1720圆极化平面波1.5.1..211.6能量和功率221.6.1良导体吸收的功率241.7媒质分界面上的平面波反射:241.7.1普通媒质无耗媒质251.7.226良导体1.7.3+理想导体271.7.4281.7.5表面阻抗概念·301.8斜人射到一个介电界面311.8.1平行极化32垂直极化1.8.233全反射和表面波1.8.3351.9一些有用的定理351.9.1互易定理361.9.2镜像理论38参考文献习题394
第2章传输线理论422.1传输线的集总元件电路模型422.1.1传输线上的波传播.432.1.2无耗传输线...442.2传输线的场分析442.2.1传输线参量452.2.2由场分析导出同轴线的电报方程47482.2.3无耗同轴线的传播常数、阻抗和功率流492.3端接负载的无耗传输线2.3.1无耗传输线的特殊情况51552.4Smith圆图572.4.1组合阻抗-导纳的Smith圆图2.4.2开槽线59...四分之一波长变换器622.52.5.1阻抗观点62....2.5.2多次反射观点64.662.6源和负载失配672.6.1负载与线匹配源与带负载的线匹配672.6.2共轭匹配 672.6.32.7有耗传输线68682.7.1低耗线无畸变的传输线692.7.2702.7.3端接的有耗传输线712.7.4计算衰减的微扰法2.7.572惠勒增量电感定则74参考文献习题74传输线和波导78第 3章783.1TEM、TE和TM波的通解803.1.1TEM波3.1.2TE波8182TM波3.1.3由电介质损耗引起的衰减833.1.4843.2平行平板波导3.2.1TEM模84853.2.2TM模3.2.3TE模88903.3矩形波导3.3.1TE模90:10:
943.3.2TM模部分加载波导的TE模983.3.3100圆波导3.4101TE模3.4.11043.4.2TM模同轴线1083.5TEM模1083.5.1高阶模1093.5.21123.6接地介质板上的表面波1123.6.1TM模1153.6.2TE模3.7带状线118119传播常数、特征阻抗和衰减的公式3.7.11213.7.2近似的静电解1233.8微带线1243.8.1有效介电常数、特征阻抗和衰减的计算公式1253.8.2近似的静电解128横向谐振法·3.91283.9.1部分加载矩形波导的TEo模1293.10波速和色散1293.10.1群速1323.11传输线和波导小结·1323.11.1其他类型的传输线和波导134参考文献习题135.*138第4章微波网络分析1384.1阻抗和等效电压与电流·138等效电压与电流4.1.1142阻抗概念4.1.21444.1.3Z(）和I(）的奇偶性1454.2阻抗和导纳矩阵1464.2.1互易网络148无耗网络4.2.21494.3散射矩阵，·151互易网络与无耗网络4.3.11544.3.2参考平面的移动1554.3.3广义散射参量1574.4传输(ABCD)矩阵1594.4.1与阻抗矩阵的关系1594.4.2二端口网络的等效电路.11