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图书特别说明：由于成本考虑，本书不作为参考书赠送。如果确有授课教材选用的需求，可将详细情况发送给本书专属联系人，我们将进一步沟通并酌情处理。本书可向授课教师提供英文原版教辅（习题解答等），具体申请方式请联系Te_service@phei.com.cn。

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内容简介

本书可向授课教师提供英文原版教辅（习题解答等），具体申请方式请联系Te_service@phei.com.cn。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。

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ISBN：9787121372278

开本：16开

页数：604

字数：963.0

本书目录

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

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前言

前  言

本书畅销不衰令人高兴。我收到了来自全球各地学生和教师的信件与邮件，他们对本书提供了不少意见与建议。我认为，本书取得成功的原因之一是，强调了电磁场、波传播、网络分析、适用于现代射频与微波工程的设计原理的基本知识。如我在前几版中声明的那样，我力图避免堆积相关信息而不对其进行解释或说明的做法，而是提供与具体微波电路和元件相关的大量内容，这既具有实践价值，又具有激励作用。我试图根据基本原理来说明设计背后的分析与逻辑，以便读者了解应用基本概念得到有用结果的过程。牢固掌握微波工程的基本概念与原理并了解如何用其求解实际问题的工程师，更有可能取得职业生涯的成功。
对于这一版本，我同样收到了来自教师和读者的修订建议。这些建议希望提供关于有源电路、噪声、非线性效应和无线系统的详细内容。因此，本版给出了关于噪声和非线性失真及有源器件的几章内容。在第10章中，扩充了关于噪声、交调失真和相关非线性效应的内容。在关于有源器件的第11章中，增加了关于双极结型晶体管和场效应晶体管的内容，包括许多商用器件（肖特基和PIN二极管，硅、砷化镓、氮化镓和硅锗晶体管）的数据，重新安排并重写了这些小节的内容。
第12章和第13章介绍有源电路设计，探讨差分放大器、nMOS放大器的电感退化，扩充了关于差分FET和吉尔伯特单元混频器的内容。在关于射频和微波系统的第14章中，更新和新增了关于无线通信系统的内容，包括链路预算、链路裕量、数字调制方法和误码率。更新并重写了关于辐射伤害的一节。其他新内容包括传输线上的瞬态效应（第一版中有这些内容，但在后续版本中删除了，现在应读者要求再次给出）、功率波理论、微带线的高阶模和频率效应，以及通过测量求无载Q的方法。这一版还修订了习题和例题。这一版中删除的内容包括微带线的准静态分析及与微波管相关的一些内容。最后，根据最初的源文件，更正了手稿中的几百处错误。
今天，微波与射频技术比以往更受人们重视。手机、4G、WiFi无线网络、汽车毫米波防撞传感器、直接广播卫星、网络、全球定位系统、RFID、超宽带无线电和雷达系统、环境微波遥感系统等商用领域，尤其如此。国防系统持续依赖于无源和有源遥感微波技术、通信、武器控制系统。在不久的将来，射频和微波工程中不会缺少挑战性的问题，了解微波工程基础知识并将这些知识创造性地应用于实践领域的工程人员前景光明。
与前几代波导和场论相比，现代射频与微波工程主要涉及分布电路分析与设计。今天，大多数微波工程人员设计平面结构元件和集成电路时，不再直接进行电磁分析。微波辅助设计（CAD）软件和网络分析仪是今天微波工程师的基本工具，微波工程教育必须针对这一变化强调网络分析、平面结构电路和元件以及有源电路设计。微波工程总是涉及电磁学（许多更为复杂的微波CAD软件包实现严格的场论解），学生仍然需要学习波导模和孔径耦合等内容，但重点应放在微波电路分析和设计方面。
本书是射频与微波工程方向高年级本科生和一年级研究生第二学期课程的教材。不强调电磁学而学会微波工程是可能的。今天，许多教师更愿意将重点放在电路分析与设计方面，本书第2章、第4章至第8章及第10章至第14章适用于这一教学方式。有些教师为提供微波电路理论和元件的研究内容，希望从第14章开始讲授。这一版的教材适用于这一目的，但需要第10章中关于噪声的一些基本内容。
微波工程课程中应包含的两项重要内容是使用CAD仿真软件和微波实验体验。学生若能使用CAD软件验证本书中设计习题的结果，则会树立信心并且获得更多的回报。由于消除了重复性计算，因此学生容易使用其他方法来详细地探讨问题。例如，在几个例题和习题中探讨了传输线损耗效应；如果不使用现代CAD工具，那么这几乎不可能完成。此外，在课堂使用CAD工具可增强学生的体验。多数商用微波CAD工具都很昂贵，但有些制造商为学生提供价格低廉的学生版软件。然而，多数建议认为教材中不应重点强调具体的软件产品。

译 者 序

今天，随着智能手机、物联网、无人自动驾驶、WiFi、RFID、卫星通信、全球定位系统、超宽带无线电和雷达系统、环境微波遥感系统等无线通信技术的迅速发展，微波与射频技术面临许多新的挑战，了解微波工程基础知识并将这些知识创造性地应用于实践领域的工程人员前景光明。
为此，我们在电子工业出版社的大力支持下，再次翻译了由美国马萨诸塞大学David M. Pozar教授编著的《微波工程》教材，以供各高校选用或参考（主要针对高年级本科生和一年级研究生）。
本教材自出版以来在全球畅销不衰，截至目前已经发展到第四版，每个版本都针对教师和读者的大量反馈信息进行了内容完善和更新，引起了全球读者的巨大反响。本教材的主要特色如下：
1.	内容全面、取材新颖。例如在原有基础上，本版新增了有源电路、噪声、非线性效应和无线系统的一些内容，这些教学内容在当今无线通信技术飞速发展的形势下，增加了新的活力。
2.	重视理论分析和基本物理概念的阐述，但更重视实际工程应用，例如平面结构电路和元件设计。
3.	不过多涉及复杂电磁场的计算分析，但强调应用背后的基本原理解释和过程分析，以便工程师更好地理解和掌握有关设计。
此外，教师和学生还可在Wiley公司的网站上获得与教材有关的其他资源，如PPT、实验手册等，并为教师提供所有习题的在线题解手册。
本书是在前版译者的工作基础上，由多人合作翻译完成的，主要翻译人员有谭云华、周乐柱、吴德明、张肇仪、徐承和。由于译者水平有限，译文还有不妥之处，希望广大读者给予批评指正。
最后，译者感谢电子工业出版社对本书翻译工作的大力支持和促进。


译  者  
2019年9月

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