作 者 简 介
Roberto Sorrentino： 1971年在意大利罗马La Sapienza大学获得电子工程学士学位并留校任教。1986年~1990年在罗马Tor Vergata大学任教。1990年后在意大利Perugia大学任教。在微波无源电路及天线的分析和设计领域， 发表国际期刊论文100余篇， 国际会议论文300余篇， 出版专著3本。Sorrentino教授于1990年成为IEEE会士， 并在2000年和2004年分别获得IEEE Thrid Millennium Medal， 以及由IEEE MTT-S颁发的Distinguished Educator Award。并在1998年~2009年担任欧洲微波协会会长。
Giovanni Bianchi： 1987年在意大利罗马La Sapienza大学获得电子工程学士学位。1988年加入Elettronica公司的微波部门， 参与微波器件（包括砷化镓单片微波集成电路）及子配件的设计工作。Bianchi于2000年加入摩托罗拉个人通信服务部， 从事GSM和WCDMA移动手机的设计工作， 并于2004年在SDS S.r.L负责微波电路设计。自2008年1月后， 以高频理论和技术方面的专家身份在Verigy公司担任硬件/射频部门的研发工程师。在其20多年的设计生涯中， Bianchi的研究范围涵盖了各类无源及有源微波器件（包括滤波器、 放大器、 振荡器及合成器）。Bianchi还撰写了4本专著（包括本书）及发表了12篇论文。

前    言

本书关注的对象是一个相当复杂的学科， 涉及许多不同的方法和技术， 而想要得到结果却如此困难但同时又如此地吸引人。大多数传统的微波学术专著都侧重于电磁相关方面的介绍， 即如何科学地求解麦克斯韦方程组， 而求解过程中涉及的许多非同一般的难点会使得内容的阐述难以十分透彻。电磁理论无疑是包含了射频（RF）到毫米波的高频技术的基础， 因此清楚地认识它才能理解和掌握众多应用中所使用的物理原理。但在无线电通信领域， 虽然它十分重要却并不是唯一关注的焦点。
微波技术并不能简单地归纳为电磁理论。微波工程师即设计者虽然在处理如此高频率的对象时需要运用一些特定的方法而必须具备电磁理论的基本知识， 但同时也必须熟悉网络理论、 信号理论、 线性和非线性电路、 电子技术， 尤其是微波集成电路、 CAD技术及测试设备。而以上考虑正是我们撰写本书的出发点。我们认为一些以往作为边缘内容的章节， 如半导体器件建模、 测试仪器等对于一名微波工程师来说也是同等重要的， 因此对其进行了详尽的介绍， 这是不同于以往传统微波专著之处。
本书面向的读者为学生和专业人士。各个主题的内容无法避免地具有不同层次的深度。读者或许会发现， 即使忽略一些特定内容的讨论， 也不会影响全文论述的连贯性。我们正是以这种不失详细而确保严谨的阐述方式来绕过一些传统微波讨论方法的难点。在内容安排方面， 出于篇幅限制不得不对课题做一些取舍， 许多重要的课题没有包含在本书中， 尤其是介质波导中的波传播及波在光纤中的传播， 而微带传输和印制电路的研究被局限于简明的定性描述， 同样被压缩篇幅的还有许多元器件的分析和其他一些相关内容。我们衷心希望内容的取舍不会影响本书成为无论是初学者还是后续深入研究的人员的一本有效工具书。
根据各自以往的经验， 我们认识到一本将规范的学术严谨性与实践方法相结合的图书才能最好地帮助设计者， 因此将常见的以课题学术研究为导向的列表扩展到覆盖了众多面向应用的方面， 并在所有章节中都包含了许多实际工程应用中的例子。
在对微波及射频领域进行了概要介绍后， 将在第2章以平面波传播为重点帮助读者简明回忆基本的电磁场理论知识。本书假设读者应该具有一定的电磁场理论基础， 本章仅仅是作为一个简单参照并起到帮助读者回顾知识点的作用。第3章用于学习沿均匀传输线传播的导行电磁波的相关知识。不同于其他教材， 本书将介绍在圆柱形波导中传播模态的传输线方程。后续部分为集总电路模型的常规推导， 还将讨论包括耦合传输线在内的一些最为常见的波导结构。
第4章介绍微波电路的基本概念及一个用于描述微波结构特征的有效模型。本章着重关心微波结构的建模及有限长度传输线的分析， 内容包括史密斯圆图， N端口电路和终端耦合线。将在第5章~第8章分析各类无源微波器件。第5章中涉及微波腔体和谐振器结构， 其中谐振模态扩展理论作为求解麦克斯韦方程组的重要理论方法而单独列在章末进行介绍。我们将在第6章讨论微波电路的匹配问题， 并会对四分之一波长变换器做详尽的说明。第7章将介绍大量的微波无源器件， 其中无源一词在此等效为线性的， 开关以及可调单元不包括在这些器件中， 但会在第10章讨论。第7章主要介绍运用了各种工艺技术的互联元件， 如各类定向耦合器、 功分器及合成器， 还包括了对微波多波束合成网络的简单描述， 并在章末简要介绍了非互易元件。考虑到微波滤波器对于微波工程师在设计电路中的重要性， 将在第8章中对其进行细致的讲解。
第9章的内容为随后章节中学习控制和有源器件所需要用到的一些基本概念。第10章介绍了利用控制装置工作的无源微波控制器件， 例如二极管和晶体管等作用在微波信号上但不会提升信号能量的元件。基于固态元件的微波放大器则安排在第11章， 受篇幅限制， 对这类放大器的讨论局限于主要概念及最常见的结构， 包括了小信号、 低噪声、 功率放大三类放大器的由一个晶体管放大电路和单输入/单输出匹配网络所构成的普通配置。将在第12章讨论微波生成器， 包括振荡器及其常见结构， 以及阐述一些相关的分析技术。
第13章的研究对象为频率转换， 这是微波及射频信号从检测到相乘混频等非线性处理中的一项基本技术。
第14章的主题为微波电路的制造技术。需要注意的是， 制造技术只限于集成电路（IC）， 涵盖了微波集成电路（MIC）及最为复杂的单片微波集成电路（MMIC）， 本章内容还包括了对硅基射频集成电路（RFIC）的综述。
在第15章将以系统的观点来研究发射机/接收机中的射频和微波结构， 包括了对基本调制理论的概述。第16章介绍基本的数值计算方法， 以及用于微波电路设计的CAD技术。虽然应该给这一重要课题分配更多的篇幅， 但我们认为已经为读者提供了足够的基本内容， 可以日后查阅该领域更加专业的书籍。在第17章主要介绍了测试方法及相关的仪器。这里强调的是， 我们的确认为一名微波工程师应该意识到第17章的基础内容是对其工作结果进行最终验证的不可或缺的环节。
为了更详尽地说明和扩展第5章~第17章（除去第14章）阐述的内容， 我们总结了近百份仿真文档， 收藏在附带的光盘中。允许读者修改其中的一些数据，以了解更改参数对电路响应的影响， 并且还可以生成与书中给出的例子不同的结果。此光盘还包含了两个用于安装所需应用工具的设置程序， 命名为Ansoft Designer SV和SIMetrix。
仿真文档以每章一个文件夹的形式分组， 各文件夹又进一步分为数个子文件夹， 同一类文档被归纳在一个子文件夹中， 主要分为以下三类： Ansoft Designer SV， Mathcad， SIMetrix， 均为我们已采用的商业化软件。虽然这三种软件都具有更为宽泛的功能， 但我们采用的只有如下功能： 
● Ansoft Designer SV： 作为Ansoft Designer的一个功能子集， 提供商业化的分布式设计管理环境和射频微波硬件开发所需的电路仿真。我们将使用这款软件用于线性S参数和噪声的分析。
● Mathcad： 一款能够在执行数学计算的同时记录数据的计算机数学处理软件。它将用户熟悉的标准数学符号以文本和图形的方式集成在一个工作表中， 从而提供了直观、 简洁的可视化用户交互界面。我们将在分析和综合微波/射频结构中使用到它。
● SIMetrix： 包含了一个带有原理图编辑器的SPICE仿真器， 以及一个标准环境下的波形观测仪。可以使用它给读者提供非线性电路和子系统分析的例子。如需要更进一步描述或者下载更新的软件版本的读者， 可以访问它们各自的网站： http://www.ansoft.com/， http://www.ptc.com， http://www.simetrix.co.uk/。
我们由衷地感谢Elisa Fratticcioli和Cristiano Tomassoni对本书文字和图片所做的编辑工作。感谢Luca Pelliccia对全文内容细致而耐心的校正， 帮我们清除了许多拼写错误及工作差错。Michele Ancis、 Simone Bastioli、 Loris Caporali、 Federico Casini、 Paola Farinelli、 Elisa Sbarra和Roberto Vincenti Gatti对本书各章内容提供了必要的支持， 在此一并表示感谢。
对于此书， 虽然经过多次修订， 仍有许多不足之处及一些不可避免的错误。我们欢迎广大读者指出本书的错误， 或将自己的意见及任何疑问之处发送电子邮件到以下邮箱。

Roberto Sorrentino (sorrentino@diei.unipg.it)
Giovanni Bianchi (bardolfo@libero.it)