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现代微波网络理论及其应用

  • 作 者:张厚 梁建刚 孙保华
  • 策划编辑:明政珠
  • 书代号:636500
  • I S B N:978-7-5606-6063-9
  • 出版日期:2021-05
  • 印刷日期:2021-05
  • 业务分类:本科;
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    内容简介
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    本书从微波网络的基本概念和基本特性入手,由浅入深、循序渐进地展开讨论。全书共分为五章:第一章讨论微波网络的分类、传输线及不连续性的网络等效、结果验证等基本概念;第二章对微波网络的参数及特性进行分析;第三章介绍微波网络分析的基本方法;第四章对网络综合进行阐述;第五章讨论双匹配网络的综合技术。

    本书可作为高等学校工科电子类电磁场与微波技术专业、无线电物理专业及相近专业硕士研究生相关课程的教材或教学参考书,也可供从事微波技术和天线设计相关工作的工程技术人员参考。

    任何电磁问题的求解都可以归结为求解满足特定问题的边界条件下的麦克斯韦方程组,这就是所谓的求解电磁问题的场的方法。这种方法求解的是电磁问题各个区域中点的电磁场,关注的是细节,对于规则边界可以得到问题的解析解,但对于不规则边界则难以得到解析解,且求解过程复杂,难度大。微波网络是指具有若干输出、输入端口的任意形状及结构的区域,其内是由波导或传输线连接的微波元器件构成的功能性微波电路或系统。可见,微波网络作为一种路的方法,关注的是所求区域的外部特性,不需要知道其内部细节,这就避免了麦克斯韦方程组复杂的求解过程,为求解复杂电磁场和微波结构带来了极大的便利;特别是网络的参数可以测量这个特点,给工程设计和应用带来了极大的便利。

    现代各类电子系统大量使用了用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路,而现代微波网络理论主要研究微波电路的分析和设计方法,它与电磁场理论同为微波领域中的主要理论基础,主要包括网络分析和网络综合两大部分。

    网络分析主要包括外部特性分析,求输入端口的激励与输出端口的响应两者之间的函数关系。频域分析法和时域分析法分别适用于微波网络的稳态特性分析和瞬态特性分析。网络综合是在给定网络输入端口的激励和输出端口的响应特性的条件下,设计网络结构并确定其中各元件的参量。一般可袭用低频网络综合理论中的零点-极点法进行综合,然后对综合出的网络用微波结构加以实现;也可用级联网络的反射系数进行综合,如阻抗变换器和定向耦合器等。

    本书是在作者多年教学经验和科研积累之上完成的,全书内容丰富翔实,图文并茂,主要包括微波网络的基本概念、网络参数及特性、网络分析与网络综合等内容。

    由于微波网络涉及的技术领域和服务对象范围较广,相关的理论和技术发展迅速,加之编者水平有限,书中难免存在不妥之处,敬请广大读者批评指正。

    编著者

    2020年12月

    第一章 概论 1

    1.1 微波系统的组成 1

    1.2 微波网络的分类 3

    1.3 传输线的处理 3

    1.3.1 横向问题和纵向问题 3

    1.3.2 广义传输线方程 5

    1.4 不连续性区域处理 11

    1.5 结果验证 13

    习题 14

    第二章 网络基础 15

    2.1 微波网络的基本概念 15

    2.1.1 复频率与复平面 16

    2.1.2 赫维茨多项式 16

    2.1.3 正实函数 17

    2.1.4 有界实矩阵与有界实函数 17

    2.1.5 网络函数及其性质 18

    2.1.6 网络参数及其性质 19

    2.2 工作特性参量 20

    2.3 A参数 22

    2.3.1 A参数的定义和基本性质 22

    2.3.2 最佳传输问题 25

    2.4 多端口网络S散射参数 26

    2.4.1 S散射参数的基本性质 26

    2.4.2 两个相同无耗网络组成的级联反射 28

    2.4.3 广义散射参数 30

    2.5 无耗互易网络的几个重要定理 32

    2.6 参考面移动对网络参数的影响 33

    2.7 双口微波网络散射参数的测量 34

    2.7.1 矢量网络分析仪的组成34

    2.7.2 矢量网络分析仪测量S参数的传统方法35

    习题 36

    第三章 微波网络分析 37

    3.1 网络分析步骤 37

    3.2 复杂网络系统分析 39

    3.3 网络分析中的Weissfloch圆分析法 45

    3.3.1 Weissfloch圆几何法 45

    3.3.2 圆变换定理及应用 48

    3.4 微波非线性网络的频域分析 49

    3.5 波导不连续性的全波分析 50

    3.5.1 模式匹配法的基本原理 50

    3.5.2 模式耦合与正交性 55

    3.5.3 矩形波导横向膜片的不连续性 57

    3.5.4 矩形波导纵向插片的不连续性 59

    3.6 常用微波专业仿真软件简介 63

    3.6.1 Ansoft Designer 63

    3.6.2 Nexxim 64

    3.6.3 CST 65

    3.6.4 HFSS 67

    3.6.5 FEKO 69

    3.7 复杂模型的建立以及场与路的协同仿真 70

    3.7.1 复杂模型的建立 70

    3.7.2 场与路的协同仿真 72

    习题 77

    第4章 网络综合 78

    4.1 网络综合的基本概念 78

    4.1.1 理想低通模型 79

    4.1.2 网络综合的一般过程 80

    4.2 单口集总参数网络的综合 81

    4.3 无耗单口网络的综合 83

    4.4 双口达林顿梯形网络的综合 85

    4.5 等长度传输线双口无耗网络的综合 88

    4.5.1 s面网络 88

    4.5.2 s面网络的综合 90

    4.6 Butterworth综合 93

    4.7 Chebyshev 综合 93

    4.8 椭圆函数综合95

    4.9 1/4波长阻抗变换器 96

    4.9.1 基本原理 97

    4.9.2 综合过程 100

    习题 104

    第五章 双匹配网络的综合 106

    5.1 双匹配网络的一般概念 106

    5.1.1 双匹配网络的基本关系式 106

    5.1.2 尤拉定理 110

    5.1.3 双匹配网络的物理实现 123

    5.2 具有简单传输零点的双匹配网络 124

    5.2.1 系统的散射特性和增益函数 125

    5.2.2 全通因子 128

    5.2.3 具有简单传输零点的双匹配系统的综合 130

    5.3 双匹配网络的实频CAD技术 133

    5.3.1 双匹配网络的简化处理 134

    5.3.2 单匹配实频法原理 135

    5.3.3 改进的实频法 136

    习题 138

    参考文献 139

    暂无

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