作品名称 微波技术数字课程
主 编 全绍辉
出版发行 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
出版时间 2018年12月
策划编辑 吴陈滨
责任编辑 张江漫
技术编辑 赵 莉
“微波技术”是电子信息类专业的专业基础课，几乎所有电磁场与微波技术学科相关的工作和研究都需要“微波技术”课理论的支撑。雷达、通信、遥感、导航等无线系统是微波技术应用的主要领域，尤其雷达和通信的发展极大地促进了微波技术，手机就是典型的微波技术载体。
图1 无线通信系统中的电磁波
图2 微波技术课学习内容
参考图1，无线通信系统的电磁波问题可分为三类：
（1）发射天线和接收天线之间，在近似无界空间中的电磁波传播问题；
（2）构成发射机和接收机的电路与系统中的电磁波传播问题；
（3）发射和接收天线上的电磁波传播、转换、辐射问题。
对应的课程分别为：
（1）电磁场与电磁波；
（2）微波技术；
（3）天线。
微波技术课起到承前启后的作用，将对电磁场与电磁波的学习进行巩固加深，对天线的学习进行入门导入。
为此，我们设计的微波技术课学习内容如图2所示，共包括7章和微波技术实验，其中虚线所包围的第1章到第6章为核心内容。课程将主要围绕微波传输线和波导，从“纵”向、“横”向两个方面学习。
0. 绪论：本章作为课程入口，介绍微波和微波技术的含义、为什么学习微波技术、课程定位、课程内容安排。
1. 第1章 电磁场与电磁波基础：学习与微波技术相关的电磁场、电磁波、电路基础知识，为学习微波技术打下基础。在第1章之后可以选择学习第2章或第3章。
2. 第2章 传输线理论：基于分布参数微波电路理论，学习微波传输线的纵向功率传输问题，针对的主要传输线类型是平行双导线和同轴线。
3. 第3章 波导理论：基于电磁场理论，学习微波传输线的横向电磁波模式场分布问题，针对的主要传输线类型有矩形波导、圆波导、同轴线。
4. 第4章 微波网络：学习多传输线连接的微波结等效为微波网络的方法、常用网络参量（散射参量、转移参量等）及网络性质。本章为波导理论和传输线理论的综合：将电磁波模式用微波等效电路表示，将单传输线扩展为多传输线。
5. 第5章 微波元件：主要针对波导型传输线，学习常用的一端口、二端口、三端口、四端口微波元件原理。本章可以视为微波网络模型针对波导类型传输线的实际应用。
6. 第6章 天线基础：天线是一种特殊的微波元件，本章将从传输线终端等效负载、转换器、辐射器等视角学习天线基础知识，介绍天线基本结构、基本概念和参量。
7. 第7章 微带传输线和天线：本章定位为课程出口，是全部微波技术基础理论针对微带类型传输线的实际应用，包括微带线、带状线、微带元件、微带天线等。
8. 微波技术实验：主要用来辅助基础理论教学，提升教学效果，包括微波测量线实验、网络分析仪实验、分体微波通信实验，实验频段覆盖常用的射频无线通信频段（30MHz-3GHz）以及典型的微波频段（中心频率为10GHz的X波段）。
通过上述微波技术课学习，使学生对微波、射频、天线技术和基本原理有较充分的理解和掌握，达到在电子信息类学科深造发展以及通信、雷达等行业从事相关工作的要求。
版权信息
联系方式
内容编辑：张江漫
电话：010-58581468
e-mail：zhangjm2@hep.com.cn
技术咨询：赵莉
电话：010-58581431
e-mail：zhaoli@hep.com.cn
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微波技术基础
作者：全绍辉
高等教育出版社
出版时间：
ISBN：978-7-04-031599-8
课程大纲
|
周 |
章/节 |
教学视频内容 |
时长 (分钟) |
|
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第1周 |
绪论 |
第0-1讲 什么是微波 |
9 |
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|
第0-2讲 什么是微波技术 |
2 |
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|
第0-3讲 微波技术发展历史 |
12 |
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|
第0-4讲 为什么要学习微波技术（一） |
9 |
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|
第0-5讲 为什么要学习微波技术（二） |
13 |
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|
第0-6讲 为什么要学习微波技术（三） |
16 |
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|
第0-7讲 微波技术课定位和基本内容 |
11 |
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|
第0-8讲 微波技术课教学内容图示 |
4 |
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第1章 电磁场与电磁波基础
|
第1-1讲 无界空间均匀平面波（一） |
11 |
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|
第1-2讲 无界空间均匀平面波（二） |
11 |
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|
第1-3讲 无界空间均匀平面波（三） |
11 |
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|
第1-4讲 有界空间的平面波 |
11 |
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|
第1-5讲 时谐量的复数表示 |
14 |
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|
第1-6讲 瞬时量方程和复数量方程的转换 |
10 |
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|
2.1 传输线理论基本概念 |
第2-1讲 微波技术问题引入 |
9 |
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|
第2-2讲 微波传输线与直流低频导线比较 |
8 |
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|
第2-3讲 微波传输线定义和类型 |
4 |
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|
第2-4讲 长线和短线 |
7 |
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第2-5讲 集总参数和分布——以短线和长线为例 |
6 |
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|
2.2 传输线方程及通解 |
第2-6讲 长线微元dz的集总参数电路模型 |
5 |
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|
第2-7讲 传输线方程及解 |
5 |
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|
第2-8讲 端口条件 |
4 |
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|
第2-9讲 解的物理意义 |
5 |
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第2周 |
2.3 传输线一次特征量 |
第2-10讲 传输线一次特征量：分布参量 |
11 |
|
|
2.4 传输线二次特征量 |
第2-11讲 传输线二次特征量：传播特性参量 |
14 |
||
|
2.5 工作状态参量 |
第2-12讲 工作状态参量——反射系数 |
10 |
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|
第2-13讲 工作状态参量——输入阻抗和导纳 |
6 |
|||
|
第2-14讲 工作状态参量——驻波参量 |
5 |
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|
第2-15讲 例题 |
6 |
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|
2.6 行波 |
第2-16讲 行波 |
16 |
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|
2.7 驻波 |
第2-17讲 终端短路 |
13 |
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|
第2-18讲 终端开路 |
7 |
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|
第2-19讲 终端接纯电抗性负载 |
6 |
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|
2.8 行驻波 |
第2-20讲 行驻波 |
12 |
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第3周 |
2.9 传输功率 |
第2-21讲 功率 |
14 |
|
|
第2-22讲 功率容量 |
4 |
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|
2.10 传输线例题 |
第2-23讲 传输线例题——已知终端负载求其他状态参量 |
6 |
||
|
第2-24讲 传输线例题——已知驻波参量求其他状态参量 |
5 |
|||
|
第2-25讲 传输线例题——包含信号源的问题 |
12 |
|||
|
第2-26讲 传输线例题——多支节串联和并联问题 |
20 |
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|
第2-27讲 总结：包含波源的传输线工作状态参量和电压电流求解 |
8 |
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|
2.11 史密斯圆图 |
第2-28讲 归一化阻抗和导纳 |
14 |
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|
第2-29讲 等反射系数圆 |
7 |
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|
第2-30讲 阻抗圆图（一） |
9 |
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|
第2-31讲 阻抗圆图（二） |
17 |
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|
第2-32讲 导纳圆图 |
6 |
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|
第2-33讲 阻抗圆图和导纳圆图的转换 |
4 |
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|
第2-34讲 例题 |
9 |
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|
第4周 |
2.12 圆图例题 |
第2-35讲 圆图的应用 |
14 |
|
|
第2-36讲 已知终端负载阻抗求其他状态参量 |
14 |
|||
|
第2-37讲 已知驻波参量求其他状态参量 |
7 |
|||
|
第2-38讲 阻抗和导纳的转换 |
6 |
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|
第2-39讲 已知输入阻抗求传输线长 |
12 |
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|
第2-40讲 负载和传输线的匹配 |
13 |
|||
|
2.13 阻抗匹配 |
第2-41讲 波源匹配和负载匹配（一） |
13 |
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|
第2-42讲 波源匹配和负载匹配（二） |
10 |
|||
|
第2-43讲 四分之一波长匹配器 |
5 |
|||
|
第2-44讲 单支节匹配器（一） |
16 |
|||
|
第2-45讲 单支节匹配器（二） |
8 |
|||
|
第2-46讲 双支节匹配器（一） |
15 |
|||
|
第2-47讲 双支节匹配器（二） |
9 |
|||
|
第2-48讲 三支节匹配器 |
3 |
|||
|
第5周 |
3.1 基本概念和理论 |
第3-1讲 电磁波类型及参量 |
24 |
|
|
第3-2讲 波导理论 |
4 |
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|
第3-3讲 几种常用传输线比较 |
10 |
|||
|
第3-4讲 波动方程和边界条件 |
8 |
|||
|
3.2 规则金属波导的一般解法 |
第3-5讲 矢量场的横分离 |
6 |
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|
第3-6讲 纵向场法 |
17 |
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|
第3-7讲 横电波、横磁波、横电磁波 |
9 |
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|
第3-8讲 纵向场分量方程和边界条件 |
8 |
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|
3.3 矩形波导 |
第3-9讲 TM波（一） |
10 |
||
|
第3-10讲 TM波（二） |
15 |
|||
|
第3-11讲 TE波 |
8 |
|||
|
第3-12讲 波导模式和传播特性参量 |
4 |
|||
|
第3-13讲 矩形波导传输性质 |
8 |
|||
|
第6周 |
3.4 矩形波导主模TE10模式 |
第3-14讲 传播特性参量 |
5 |
|
|
第3-15讲 场结构 |
10 |
|||
|
第3-16讲 管壁电流 |
11 |
|||
|
3.5 矩形波导高次模式 |
第3-17讲 矩形波导高次模 |
14 |
||
|
3.6 波导色散和色散波 |
第3-18讲 波导色散和色散波 |
4 |
||
|
3.8 矩形波导功率传输和尺寸选择 |
第3-19讲 传输功率 |
10 |
||
|
第3-20讲 模式正交性 |
4 |
|||
|
第3-21讲 功率容量 |
3 |
|||
|
第3-22讲 衰减和损耗 |
11 |
|||
|
第3-23讲 波导尺寸选择 |
3 |
|||
|
第7周 |
3.9 圆波导 |
第3-24讲 TM波（一） |
15 |
|
|
第3-25讲 TM波（二） |
12 |
|||
|
第3-26讲 TE波 |
7 |
|||
|
第3-27讲 主要传输性质 |
5 |
|||
|
3.10 圆波导的三种主要模式 |
第3-28讲 TE11（H11）模 |
15 |
||
|
第3-29讲 TE01（H01）模 |
11 |
|||
|
第3-30讲 TM01（E01）模 |
7 |
|||
|
3.11 同轴线 |
第3-31讲 主模 |
12 |
||
|
第3-32讲 高次模 |
15 |
|||
|
第3-33讲 尺寸选择 |
3 |
|||
|
第8周 |
3.12 波导的激励和耦合 |
第3-34讲 场的对称和反称 |
9 |
|
|
第3-35讲 激励耦合装置和方法 |
15 |
|||
|
4.1 微波等效电路关系 |
第4-1讲 微波等效电路关系 |
10 |
||
|
4.2 均匀波导传输模式等效为双导线 |
第4-2讲 等效的目的和原则 |
5 |
||
|
第4-3讲 功率关系与等效电压、等效电流 |
4 |
|||
|
第4-4讲 阻抗的不确定性和等效特性阻抗 |
9 |
|||
|
第4-5讲 相位常数 |
1 |
|||
|
4.3 不均匀区等效为网络 |
第4-6讲 场量等效为电路量 |
11 |
||
|
第4-7讲 阻抗参量和导纳参量 |
6 |
|||
|
第4-8讲 网络分类和网络性质 |
4 |
|||
|
第4-9讲 网络参量和分类 |
1 |
|||
|
第4-10讲 微波网络的特点 |
2 |
|||
|
第9周 |
4.4 归一化参量 |
第4-11讲 归一化参量 |
12 |
|
|
4.5 散射参量 |
第4-12讲 散射参量和散射矩阵定义 |
3 |
||
|
第4-13讲 散射参量物理意义 |
6 |
|||
|
第4-14讲 用散射参量描述网络性质 |
6 |
|||
|
第4-15讲 散射参量与阻抗、导纳参量的转换 |
3 |
|||
|
第4-16讲 参考面移动对散射参量的影响 |
11 |
|||
|
4.6 二端口微波网络 |
第4-17讲 阻抗参量 |
4 |
||
|
第4-18讲 导纳参量 |
1 |
|||
|
第4-19讲 散射参量 |
4 |
|||
|
第4-20讲 二端口网络性质 |
4 |
|||
|
4.7 用散射参量表示常用网络外特性参量 |
第4-21讲 用散射参量表示常用网络外特性参量 |
11 |
||
|
4.8 二端口网络的组合 |
第4-22讲 二端口网络的组合 |
2 |
||
|
4.9 转移参量 |
第4-23讲 转移参量 |
13 |
||
|
第10周 |
4.10 基本电路单元 |
第4-24讲 串联阻抗 |
11 |
|
|
第4-25讲 并联导纳 |
2 |
|||
|
第4-26讲 不同特性阻抗的传输线直接连接 |
2 |
|||
|
第4-27讲 理想变压器 |
1 |
|||
|
第4-28讲 一段均匀传输线 |
3 |
|||
|
4.11 无耗三端口网络性质 |
第4-29讲 无耗三端口网络性质 |
15 |
||
|
4.12 无耗四端口网络性质 |
第4-30讲 无耗四端口网络性质 |
7 |
||
|
4.13 微波网络例题 |
第4-31讲 微波网络例题 |
6 |
||
|
5.1 一端口元件 |
第5-1讲 一端口元件 |
13 |
||
|
5.2 二端口元件
|
第5-2讲 连接元件 |
10 |
||
|
第5-3讲 匹配元件 |
5 |
|||
|
第5-4讲 衰减器和相移元件 |
12 |
|||
|
第5-5讲 波型变换器 |
6 |
|||
|
第11周 |
5.3 三端口元件 |
第5-6讲 E-T分支 |
12 |
|
|
第5-7讲 H-T分支 |
8 |
|||
|
5.4 四端口元件 |
第5-8讲 双T |
7 |
||
|
第5-9讲 魔T |
12 |
|||
|
第5-10讲 定向耦合器 |
9 |
|||
|
第6章 天线基础 |
第6-1讲 无线系统中的电磁与微波技术 |
3 |
||
|
第6-2讲 天线基本结构 |
5 |
|||
|
第6-3讲 分析天线问题的视角 |
2 |
|||
|
第6-4讲 天线等效电路模型 |
7 |
|||
|
第6-5讲 天线作为辐射器：辐射场区划分 |
4 |
|||
|
第6-6讲 天线相位中心、方向图 |
4 |
|||
|
第6-7讲 天线极化 |
7 |
|||
|
第6-8讲 场和功率方向图以及主瓣、副瓣、零点 |
4 |
|||
|
第6-9讲 定向性、增益、有效口径、波束范围 |
7 |
|||
|
第6-10讲 天线参量汇总 |
3 |
|||
|
第6-11讲 天线实例：开口波导和角锥喇叭 |
8 |
|||
|
第12周 |
第7章 微带传输线和天线 |
第7-1讲 微带传输线和天线概述 |
7-1-1 引言 |
6 |
|
7-1-2 微带线 |
11 |
|||
|
7-1-3 带状线 |
4 |
|||
|
7-1-4 耦合线 |
3 |
|||
|
7-1-5 微带不连续性 |
3 |
|||
|
7-1-6 微带元件 |
3 |
|||
|
7-1-7 微带天线 |
3 |
|||
|
第7-2讲 特性阻抗和导带基片尺寸互求的图示法 |
8 |
|||
|
第7-3讲 微带线的损耗 |
16 |
|||
|
第7-4讲 微带线电磁仿真 |
6 |
|||
|
微波技术开放实验（课程设计） |
微波技术开放实验（课程设计） |
2 |
||
|
第13周 |
微波测量线实验 |
E1-1 微波测量线实验系统介绍 |
5 |
|
|
E1-2 测量线晶体检波特性校准 |
7 |
|||
|
E1-3 微波阻抗测量 |
7 |
|||
|
E1-4 阻抗匹配技术 |
6 |
|||
|
E1-5 金属销钉电纳测量 |
9 |
|||
|
E1-6 二端口微波网络参量测量 |
10 |
|||
|
第14周 |
网络分析仪实验 |
E2-1 传输线阻抗变换和阻抗圆图 |
9 |
|
|
E2-2 阻抗圆图用作导纳圆图 |
4 |
|||
|
E2-3 同轴电缆驻波、插损测量 |
9 |
|||
|
E2-4 同轴电缆特性阻抗测量 |
5 |
|||
|
E2-5 同轴电缆的时域故障定位检查 |
4 |
|||
|
第15周 |
分体无线微波通信实验 |
E3-1 分体无线微波通信实验系统介绍 |
11 |
|
|
E3-2 天线极化 |
4 |
|||
|
E3-3 天线阻抗匹配 |
2 |
|||
|
E3-4 天线方向性 |
1 |
|||
|
E3-5 电磁波透射 |
5 |
|||
|
E3-6 电磁波反射 |
3 |
|||
|
天线门 |
E4-1 “天线门”事件 |
4 |
||
|
E4-2 天线基本知识 |
6 |
|||
|
E4-3 实验平台说明 |
2 |
|||
|
E4-4 解析“天线门” |
10 |
|||