前言本书是西安电子科技大学国家精品课程“微波技术基础”的选用教材，《简明微波》讲义在西安电子科技大学原电磁场与微波技术专业、电子信息工程专业等本科教学中使用多年。本教材由梁昌洪教授领，谢拥军教授、官伯然教授参与编写，并由西安交通大学傅君眉教授担任主审。电磁场微波技术学科的起源可以追溯至19世纪，特别是20世纪30、40年代后得到了飞跌跃性的发展。近些年来，随着信息科学技术突飞猛进的发展，特别是无线通信、新型雷达、电子对抗，空间探测等领域的巨大需求，微波技术课程在电子信息等学科的教学内容中的地位越来越重要。但是，微波技术这一课程由于对工程数学和电磁理论基础要求较高，涉及到的数学公式较多也较为嗨涩，具体工程问题的分析与传统教材中讲授的基础知识结合不够紧密等特点，再加上课时有限，一直成为学生学习的难点。本书力图系统全面、简明拖要地介绍微波技术的基础知识、工程应用及其工程问题的基本分析方法。从国内来看，微波技术课程在西安电子科技大学发展较早。20世纪60年代初在毕德显教授的有力指导和系统策划下，出现了蒋同泽编写的《长线》和吕海寰编写的《超高频技术》两本书，这是全国最早的同类教材，对多所高等学校徽波技术课程的教学均有大的影响，只是由于当时西安电子科技大学是军校的原因，没有正式出版。文革结束后，廖承恩编写的《微波计算基础》是国内多所高等学校引用和执教的教材。1985年梁昌洪编写的《计算微波》获全国优秀教材奖。同时由于工程实践的需求也希望把微波集成电路的进展、网络的统一、计算机的应用以及CAD等先进手段融入教学。20世纪90年代后期根据上述思想，编写了《简明微波》讲义作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。2003年，本课程成为首届国家级精品课程。本课程的前修课程为“场论与数理方程”、“复变函数”、“线性代数”“电路、信号与系统”和“电磁场理论”等。本教材的每一章节基本按照90分钟课时设计，方便教师使用和学生做好预复习。在编写上，着重突出了现代性和简明性。在内容、方法的讲述和实施等环节都力争跟上时代的潮流。在内容选择上紧密结合通信等学科的发展，引入微波集成电路、光纤、开腔等实践需求的领域和内容。在方法上复频率法、统一传输线理论、特性阻抗的微扰理论等，都是编写者在教学、科研结合上的创新体会。特别是在简明拖要、通俗易懂上狼下工夫，使内容尽量集中于发展主线、脉络清晰、力求做到：（1）统一性：传输线和波导的统一圆波导和矩形波导的统一，网络理论对于微波技术基础的主线统一，（2）主题性：大胆实施分讲制，每-讲都有一个主题，有一个“戏
Ⅱ前言核”，每56讲为一个单元，每个单元都是一个系统，整个教材有一条主线，即把网络方法和场论方法有机结合起来，这祥在教学中便于小结归纳和提纲挚领：（3）少而精：在教材和课程设置中强调少而精，“少则深，多则惑”，把主要内容和方法反映出来，其余的让学生去发掘、创造。本教材分为两篇5章。第一章为微波传输线理论，在建立微波传输线分布参数模型的基础上，利用微分方程方法和矩阵解方法介绍传输线的工作状态、传输特性等，重点在于行波、驻波和行驻波这三种微波传输线的工作状态的特点，反射系数、驻波比和输入阻抗这三种工作参数的定义及相互关系，并突出阻抗匹配的工程概念。第二章在广义传输线理论的基础上，以简正波理论为线索系统介绍了金属空心波导、TEM波传输线、介质传输线等多种导波结构的工作原理和设计方法。第三章是关于微波元件和微波网络的分析，对常用的微波元件按照其对应微波网络的端口数目分类，利用微波网络的A参数和S参数对其进行分析和研究，使得原本对于学生来说头绪繁多、不易理解的各种微波元件纲举目张、条理清晰、便于理解，也使学生看到表达抽象的数学工具在分析具体物理间题时的巨大作用。第四章介绍了微波谐振腔，包括传输线谐振腔和非传输线谐振腔，并介绍了耦合和微扰对于谐振腔的影响。第五章是在前4章微波基础知识介绍的基础上，提炼和总结了微波问题分析中涉及到的多种解析方法和数值计算方法。这一章内容适合于在开设课时较多的电子信息工程专业微波方向的教学中选讲，也可供电子信息、通信类专业和其他专业方向的研究生和工程技术人员选读。本课程的网址是：http：/see.xidian.edu.cn/microwave，欢迎读者上网浏览本课程的发展动态。感谢曹祥玉、王林年等年轻学者协助编写“几何绕射理论”和“FDTD方法”章节。非常感谢高等教育出版社提供这样一个与广大读者交流学习的机会。由于作者水平有限，书中难免存在一些缺点和错误，殷切希望广大读者批评指正。作者2006年1月
目录绪微波概念MicrowaveConcept第一篇简明微波技术第一章传输线理论TransmissionLineTheory1111传输线方程TransmissionLineEquation111-2传输状态分析（I）TransmissionAnalysis（I）201-3传输状态分析（Ⅱ）TransmissionAnalysis（Ⅱ）-281-4传输矩阵解TransmissionMatrixSolutian361-5例题讲解Problems481-6Smith圆图SmithChart541-7阻抗匹配ImpedanceMatching611-8传输线计算机解Computation SolutionsforTransmissionLine701-9例题讲解Problems16第二章导波系统GuideWaveSystems8521广义传输线理论GeneralizedTransmissionLineTheory572-2矩形波导TE模（I）TEModeinRectangularWaveguide（I）942-3矩形波导TE模（II）TEModeinRectangularWaveguide（I）1032-4矩形波导中的本征模EigenModesinRectangularWaveguide1122-5例题讲解Problems1192-6西波导CircularWaveguide1282-7同轴线和平板波导Coaxial Transmission LineandParallel-PlateWaveguide..**.1452-8带线Stripline1542-9微带Microstrip1692-10介质波导DielectricWaveguide1742-11光纤OpticalFiber1832-12耦合传输线Coupled Transmission-Line1892-13复习Review204
I承目微波元件与网络分析MicrowaveElementsand第三章Mierowave Networks2133-1S参数S-parameter2143-2218单端口元件One-PortElement3-3双端口元件Two-PortElement.2233-4多端口元件Multi-PortElement232.3-5240不均匀性Discontinuity第四章微波谐振腔理论MicrowaveResonatorsTheory24741微波谐振腔MicrowaveResonator2484-2矩形谐报腔RectangularResonator2524-3圆柱谱报腔CylindricalResonator2564-4传输线腔TransmissionLineCavity2634-5耦合腔CoupledCavity......2724-6介质谐振器Dielectricresonator2784-7开式谱振腔OpenResonatar2924-8腔微扰Perturbationof Cavity302第二篇微波分析方法第五章微波分析方法MethodofMicrowaveAnalysis31351特性阻抗微扰法PerturbationalMethodofCharacteristicImpedance3135-2广义微扰法GeneralizedPerturbationalMethod3195-3广义保角变换法GeneralizedConformalMappingMethod3265-4广义网络法GeneralizedNetworkMethod3335-5微波传输线复相角理论ComplexPhase-angleTneoryofMicrowaveTransmissionLine-.3635-6损耗计算法LossComputationMethod3685-7模型网络法MethodolPrototypeNetwork3755-8信号流图法MethodofSignalFlowChart3895-9本征函数法MethodofEigenfunction4065~10模式匹配法MethodofModeMatching4325-11共形同轴线变分理论VariationalTheoryofConformalCoaxial Line4475-12任意截面同轴线电容C的变分理论VariationalTheoryolCapacitanceCOfArbitrarily Shaped Coaxial Line4585-13导体薄片的电容闭式Closed-FormFormulaeForCapacitanceOfConductor Sheet4775-14Green函数法MethodolGreen'sFunction485
目录ⅢI5-15介质Green函数法MethodofDielectric Green'sFunction5035-16差分法MethodofDifference5135 17矩量法MethodOfMoment.5345-18有限元法Finite-elementMethod.5615 --19时域有限差分法FiniteDifferenceTimeDomainMethod5875-20几何绕射理论GeometricalTheoryofDiffraction626参考文献661