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微波技术与天线第二版核心内容是什么?

图书基本信息

  • 书名: 微波技术与天线 (第二版)
  • 主编: 顾继慧
  • 出版社: 科学出版社
  • ISBN: 9787030296814 (第二版)
  • 定位: 高等院校电子、通信、自动化等专业本科生教材,也是考研和工程技术人员的重要参考书。

主要内容与章节结构

本书系统、全面地介绍了微波技术与天线的基本理论和分析方法,其内容大致可以分为两大部分:微波技术天线

微波技术与天线第二版核心内容是什么?-图1
(图片来源网络,侵删)

第一部分:微波技术

主要研究电磁波在“导行系统”(如传输线、波导等)中传播的规律。

  1. 绪论: 介绍微波的基本概念、特点、应用领域以及微波系统的基本构成。
  2. 传输线理论: 这是全书的基础,重点讲解长线理论,包括:
    • 传输线方程及其解(电压波、电流波)。
    • 传输线的特性参数(特性阻抗、传播常数、衰减常数、相速度等)。
    • 输入阻抗、反射系数、驻波比等核心概念。
    • 阻抗匹配理论与方法(λ/4阻抗变换器、短截线匹配等)。
    • Smith(史密斯)圆图的使用,这是解决传输线问题的核心工具。
  3. 规则金属波导: 研究电磁波在空心金属管(如矩形波导、圆波导)中的传播特性。
    • 矩形波导的场结构、模式、截止波长、主模等。
    • 圆波导的简要介绍。
  4. 微波集成传输线: 介绍现代微波系统中常用的平面传输线,如微带线、带状线、共面波导等。
  5. 微波网络基础: 将复杂的微波结构用等效网络来表示,便于分析和设计。
    • 阻抗矩阵、导纳矩阵、散射矩阵(S参数)。
    • S参数的定义、物理意义及其在微波测量中的应用。
  6. 微波元器件: 介绍由传输线和波导构成的无源微波元件,如滤波器、谐振器、耦合器、定向耦合器、隔离器、环流器等。

第二部分:天线

主要研究电磁波如何由导行系统高效地辐射到自由空间,以及在自由空间中如何有效接收电磁波。

  1. 天线基础: 介绍天线的基本概念和主要参数。
    • 方向性函数、方向图、主瓣、副瓣、半功率波瓣宽度。
    • 方向性系数、增益、效率。
    • 输入阻抗、极化、带宽。
  2. 线天线: 研究由细导线构成的天线。
    • 对称振天线(基本单元)、半波振子、全波振子。
    • 天线阵(直线阵、平面阵)的基本原理,方向图相乘原理。
    • 常用线天线,如引向天线(八木天线)、螺旋天线等。
  3. 面天线: 研究由面状金属构成的天线,用于微波和毫米波波段。
    • 喇叭天线。
    • 抛物面天线(工作原理、馈源、几何参数)。
    • 其他面天线简介。
  4. 电波传播与简单天线系统: 介绍电波在不同环境(地表面、对流层、电离层)中的传播特性,以及简单的天线系统构成。

本书特点与优势

  1. 体系完整,逻辑清晰: 内容编排遵循从“路”到“场”,从“理论”到“应用”的认知规律,结构清晰,循序渐进。
  2. 基础扎实,重点突出: 对传输线理论和天线基本参数的讲解非常透彻,是学生打好微波理论基础的关键,Smith圆图、S参数等核心内容讲解得尤为详细。
  3. 理论与实践结合: 不仅包含严谨的数学推导,还配有大量的工程实例和图表,帮助学生理解抽象的理论知识,并了解其在实际中的应用。
  4. 语言精炼,便于自学: 叙述语言科学、准确,对于有高等数学和电磁场理论基础的读者来说,相对容易自学。
  5. 配套资源丰富: 通常会配有《微波技术与天线学习辅导与习题解答》,帮助学生巩固知识,应对习题和考试。

适用对象

  • 本科生: 电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、电磁场与无线技术等专业学生的核心课程教材。
  • 研究生: 作为报考上述专业硕士研究生的复试参考书,或作为研究生阶段“高等电磁场理论”、“微波网络”等课程的入门参考。
  • 工程技术人员: 从事射频、微波、天线设计、测试等相关领域的工程师的案头必备参考书。

学习建议

学习《微波技术与天线》这门课程,建议遵循以下步骤:

  1. 前置知识要牢固: 必须熟练掌握《大学物理》中的电磁学部分和《电磁场与电磁波》课程中的麦克斯韦方程组、边界条件、波动方程等核心概念,这是理解微波理论的基石。
  2. 抓住核心,循序渐进: 一定要把传输线理论(尤其是Smith圆图)和天线基本参数这两个部分学透,后面的内容都是建立在这些基础之上的。
  3. 勤于画图,多加练习: 微波理论中充满了各种场结构图、方向图和等效电路图,自己动手画图能极大地加深理解,书后的习题一定要认真完成,特别是Smith圆图和S参数相关的计算题。
  4. 理论联系实际: 可以结合生活中的例子,比如家里的Wi-Fi路由器(内置天线)、卫星电视(抛物面天线)、手机通信(内置天线)等,思考背后的微波原理,增加学习兴趣。
  5. 善用辅助工具: 学习Smith圆图时,可以找一些在线的Smith圆图计算器来辅助验证,对于天线方向图,可以使用MATLAB等软件进行仿真,将抽象的函数形象化。

相关参考书籍

如果想深入学习或从不同角度理解,可以参考以下经典教材:

微波技术与天线第二版核心内容是什么?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 《微波工程》 by David M. Pozar (微波工程圣经)更全面、深入,包含了更多现代微波技术和系统设计的知识,适合作为进阶读物。
  • 《电磁场与电磁波》 by David K. Cheng (或国内的谢处方、饶克谨版):作为前置知识复习和补充。
  • 《天线》(第三版) by John D. Kraus, Ronald J. Marhefka (天线领域的“圣经”):如果对天线部分特别感兴趣,这本书是必读的经典。

顾继慧老师的《微波技术与天线 第二版》是一本非常优秀的入门和核心教材,如果能扎实地学好它,将为你在射频微波领域的学习和工作打下坚实的基础。

微波技术与天线第二版核心内容是什么?-图3
(图片来源网络,侵删)
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