现代微波与天线测量技术

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出版者:
作者:戴晴
出品人:
页数:262
译者:
出版时间:2008-7
价格:35.00元
装帧:
isbn号码:9787121064661
丛书系列:
图书标签:
  • 教材
  • 测量
  • 微波
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具体描述

本书是普通高等教育“十一五”国家规划教材。书中从微波信号的产生、微波信号的特性分析、微波网络和阻抗参数的测量,以及天线的辐射特性参数的测量四个方面,系统地介绍了微波测量的主要内容。全书共分10章,内容涉及微波信号源、微波信号频率测量、微波信号的功率测量、微波信号频谱分析、微波噪声测量、微波网络散射参数测量、时域测量微波阻抗与网络参数、天线测量、雷达散射截面测量、自动测试与虚拟仪器等。

本书取材新颖,内容广泛,反映了当前微波测试技术新成就。本书既可以作为高等工科院校通信工程、电子工程等专业学生的教学用书,也可作为从事电子工程的技术人员的参考书。

《电磁场与波导理论基础》内容简介 一、本书定位与目标读者 本书旨在为读者提供一套系统、深入且与现代工程实践紧密结合的电磁场与波导理论基础。它并非对特定测量技术或设备的详尽手册,而是致力于夯实读者理解微波与射频(RF)现象的底层物理原理。本书面向对象为高等院校电子信息工程、通信工程、微波技术、电磁场与微波技术等专业的本科高年级学生、研究生,以及从事相关领域研发、设计与测试工作的工程师。 本书的独特之处在于,它平衡了理论的严谨性与工程应用的直观性,强调从麦克斯韦方程组出发,推导出核心概念,并清晰展示这些概念在实际系统设计中的作用,而无需直接涉猎具体的测量仪器操作规程。 二、核心内容模块详述 本书内容结构清晰,共分为七大部分,层层递进,构建完整的电磁理论知识体系: 第一部分:静场理论的巩固与回顾 本部分首先快速回顾了矢量分析的基础工具,包括散度、旋度、格林定理等在电磁学中的应用。随后,深入讲解了静电场和静磁场的基本规律,包括库仑定律、高斯定理、安培环路定律等在不同介质环境下的微分和积分形式。重点探讨了边界条件、电势与磁标量势的求解方法,以及在均匀介质中求解拉普拉斯方程和泊松方程的解析技术。此部分为理解动态场和波的传播奠定了不可或缺的静场基础。 第二部分:时变场与麦克斯韦方程组的建立 本章是全书的理论核心。详细推导了法拉第电磁感应定律、变化的电场产生磁场等概念,最终完整地构建了麦克斯韦方程组在任意介质和源条件下的四组偏微分方程。本书着重于解释方程组中引入的“位移电流”的物理意义及其对远场辐射特性的决定性影响。同时,阐述了从麦克斯韦方程组如何导出惠更斯原理,为波的传播模型奠定基础。 第三部分:电磁波的平面传播理论 本部分聚焦于最理想化的传播模型——均匀平面波。详细分析了在无损(低损耗)和有损介质(包括导体)中,平面波的传播常数、特性阻抗、相位速度和群速度等关键参数的计算方法。深入探讨了坡印亭矢量(Poynting Vector)的物理含义,用以量化电磁能量的传输方向和密度,这对于理解信号衰减和功率平衡至关重要。特别地,本书通过大量的例题,展示了如何处理不同介质界面上的反射与透射问题(菲涅耳公式的推导与应用)。 第四部分:导行波理论与模式分析 本章是连接平面波与波导结构的关键桥梁。首先,详细分析了波导作为电磁能量传输线的物理基础。核心内容包括对理想平行板波导(Parallel Plate Waveguide)的深入剖析,推导出TE模和TM模的电磁场分布,明确截止频率的概念及其物理根源。随后,将理论推广至更具工程实际意义的矩形波导,讲解了主模(Dominant Mode)的特性,并对更高阶模的耦合和色散现象进行了定性与定量的分析,强调了色散对信号完整性的潜在影响。 第五部分:传输线理论的微波视角 虽然波导是高频传输的主流,但传输线理论在高频电路设计中仍不可或缺。本部分从场论的角度重新审视了集总元件电路在高频下的局限性。深入讲解了史密斯圆图(Smith Chart)的数学原理和几何构造,这是一种强大的、完全基于反射系数的图形化分析工具。书中详细介绍了如何利用史密斯圆图进行阻抗匹配、归一化阻抗的转换以及串并联关系的求解,强调了从时域到频域(S参数)的过渡。 第六部分:导波理论的深入拓展 本章进一步深化对特定波导结构的理解。除了标准的矩形波导,本书还涵盖了圆波导的基本模式分析,以及介质波导(如光纤中的基模传播)的初步概念,帮助读者建立起对非均匀结构中场分布的初步认识。此外,还探讨了慢波结构的基本原理,为理解周期性结构和慢波器件的设计思想提供了理论铺垫。 第七部分:辐射基础与场论应用 本部分是理论的终极目标之一——辐射现象。本书没有直接进入复杂的阵列理论,而是侧重于辐射的基础理论,如偶极子(Dipole)和环天线(Loop Antenna)的小尺寸近似解的推导过程。着重讲解了辐射场(远场)与近场(感应场和反应场)的区别,并引入了有效面积和辐射方向图等衡量辐射效率的基本概念。通过场论分析,读者能理解任何结构要实现有效辐射,必须满足的条件。 三、本书的理论特色 本书的撰写遵循“从场到波,从波到线,从线到辐射”的逻辑主线。它强调: 1. 数学工具的物理化: 每一个数学公式的推导都紧密联系其背后的物理意义,避免成为纯粹的数学推演。 2. 边界条件的中心地位: 强调在不同导体、介质界面上应用边界条件是求解所有电磁问题的关键步骤。 3. 抽象与具体的平衡: 理论分析力求严谨,但每个章节末尾均设有“工程启示”小节,引导读者思考理论如何指导高频电路和系统设计,尽管不涉及具体的测量步骤。 本书致力于为读者打下坚实的电磁场理论基础,使之具备分析和理解任何基于电磁波原理的系统(包括但不限于微波测量系统)的内在机理的能力。

作者简介

目录信息

目录
绪论
0.1 微波与天线测量的意义
0.2 微波与天线测量的特点
0.3 微波与天线测量的基本任务
0.4 现代微波测量技术发展的新趋势
第1章 微波信号源
1.1 概述
1.1.1 微波信号源的分类
1.1.2 微波信号源的性能指标
1.2 模拟式微波扫频信号源
1.2.1 扫频信号源的基本概念
1.2.2 微波扫频信号的产生
1.2.3 微波扫频信号源的控制
1.3 微波合成信号源
1.3.1 频率合成的基本概念
1.3.2 微波合成扫频信号源
习题
第2章 微波信号频率测量
2.1 概述
2.1.1 频率测量的特点
2.1.2 频率测量的方法
2.2 频率标准
2.3 电子计数器
2.3.1 电子计数器测频原理
2.3.2 测频误差分析
2.4 微波频率测量技术
2.4.1 预分频法
2.4.2 变频法
2.4.3 置换法
2.4.4 置换变频法
2.5 脉冲微波计数器
2.6 微波计数器的技术特性
2.6.1 连续波微波计数器的技术特性
2.6.2 脉冲微波计数器的技术性能
习题
第3章 微波信号的功率测量
3.1 概述
3.1.1 功率的基本定义
3.1.2 功率的度量单位
3.1.3 功率方程
3.1.4 微波功率测量的一般电路
3.1.5 功率电平的划分
3.2 微波功率计测量原理
3.2.1 测辐射热式功率计
3.2.2 热电偶式功率计
3.2.3 晶体二极管式功率计
3.2.4 改进的功率传感器技术
3.2.5 量热式功率计
3.3 微波大、中功率测量
3.3.1 扩展小功率计量程法
3.3.2 流体量热计法测量大、中功率
3.4 微波脉冲功率测量
3.4.1 平均功率法
3.4.2 镇流电阻积分——微分法
3.4.3 峰值检波法
3.5 微波功率计的主要技术指标
3.6 微波功率测量误差分析
3.6.1 功率探头的误差分析
3.6.2 失配误差分析
习题
第4章 微波信号频谱分析
4.1 概述
4.2 信号的频谱
4.2.1 频谱分析的基本概念
4.2.2 周期信号的频谱
4.2.3 非周期信号的频谱
4.2.4 离散时域信号的频谱
4.2.5 快速傅里叶变换
4.3 频谱分析仪的工作原理
4.3.1 早期频谱分析仪的发展
4.3.2 FFT频谱分析仪的原理
4.3.3 超外差式频谱分析仪的基本原理
4.3.4 超外差式频谱分析仪的性能指标
4.4 现代频谱分析仪的结构
4.5 频谱分析仪的应用
4.5.1 调制测量
4.5.2 脉冲参数测量
4.5.3 电磁干扰的测量
习题
第5章 微波噪声测量
5.1 概述
5.1.1 噪声的基本概念
5.1.2 线性网络噪声特性的表征
5.1.3 Y系数方程
5.2 噪声发生器
5.2.1 饱和二极管噪声发生器
5.2.2 气体放电管噪声发生器
5.2.3 固态噪声发生器
5.3 噪声系数测量方法
5.3.1 Y系数法
5.3.2 连续波法
5.3.3 噪声系数测量仪器
5.4 相位噪声测量
5.4.1 相位噪声的基本概念
5.4.2 相位噪声的测量方法
5.4.3 相位噪声的测量仪器
习题
第6章 微波网络散射参数测量
6.1 概述
6.2 微波网络的散射参数
6.2.1 散射参数的定义
6.2.2 描述网络反射特性的相关术语
6.2.3 描述网络传输特性的相关术语
6.3 测量线法测量微波网络的散射参数
6.3.1 测量线的基本结构及测量线测量系统的组成
6.3.2 测量线测量反射参数
6.3.3 测量线测量传输参数
6.4 微波网络分析仪原理与应用
6.4.1 反射计工作原理
6.4.2 标量网络分析仪
6.4.3 矢量网络分析仪
6.4.4 微波矢量网络分析仪的应用
6.5 六端口测量技术简介
6.5.1 六端口测量原理
6.5.2 六端口测量网络参数原理
习题
第7章 时域法测量微波阻抗与网络参数
7.1 概述
7.2 反射参数的时域测量
7.2.1 基本原理
7.2.2 显示波形与待测负载的关系
7.2.3 距离分辨力
7.3 传输参数的时域测量
7.3.1 基本原理
7.3.2 双端口互易网络s参数的时域测量
7.4 时域自动网络分析仪(TDANA)介绍
7.4.1 时域—频域变换的一般理论
7.4.2 时域网络特性的频域表示式
7.4.3 时域自动网络分析仪原理
7.5 网络分析仪的时域测量
7.5.1 网络分析仪时域测量的基本理论
7.5.2 网络分析仪的时域测量模式
7.5.3 网络分析仪的时域反射和传输测量
习题
第8章 天线测量
8.1 概述
8.2 天线测试场
8.2.1 反射测试场
8.2.2 自由空间测试场
8.2.3 紧缩场
8.2.4 近场测量技术
8.3 天线方向图测量
8.3.1 概述
8.3.2 方向图的测量方法
8.4 天线增益测量
8.4.1 概述
8.4.2 天线增益的测量方法
8.5 天线极化测量
8.5.1 概述
8.5.2 天线极化的测量方法
8.6 天线测量设备
习题
第9章 雷达散射截面测量
9.1 目标的雷达散射截面
9.2 雷达散射截面测量目的及分类
9.2.1 雷达散射截面测量目的
9.2.2 雷达散射截面测量分类
9.3 雷达散射截面测量方法
9.3.1 典型雷达散射截面测量系统
9.3.2 单极化测量误差模型及校准方法
9.3.3 全极化测量误差模型及校准方法
9.4 影响雷达散射截面测量精度的几个因素
9.4.1 入射波的影响
9.4.2 背景噪声的影响
9.4.3 目标支架的影响
9.4.4 目标与地面间干涉的影响
习题
第10章 自动测试系统与虚拟仪器
10.1 自动测试系统
10.1.1 自动测试系统的概念与组成
10.1.2 自动测试系统的应用范围
10.1.3 自动测试系统的发展概况
10.1.4 自动测试设备
10.1.5 测试程序集
10.2 虚拟仪器
10.2.1 虚拟仪器的概念
10.2.2 虚拟仪器的优点
10.2.3 组建虚拟仪器的基本方法
10.2.4 虚拟仪器编程语言
10.2.5 基于Web的虚拟仪器
10.3 常用仪器程控总线
10.3.1 GPIB总线
10.3.2 VXI总线
10.3.3 PXI总线
习题
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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《现代微波与天线测量技术》绝对是一本值得推荐的“硬核”读物。它不像一些入门书籍那样浮光掠 S,而是深入探讨了微波和天线测量的方方面面。我曾一度对某些复杂的测量仪器感到畏惧,但这本书通过清晰的图示和循序渐进的讲解,让我逐渐克服了心理障碍。特别是书中关于微波器件(如功放、混频器)的参数测量,以及相关的校准技巧,让我受益匪浅。我之前总是对一些测量结果感到困惑,现在通过这本书,我能更好地理解这些参数的含义,以及它们对系统性能的影响。更让我惊喜的是,书中还涉及了一些前沿的测量技术,比如基于软件无线电(SDR)的测量方法,以及在微电子封装中的天线测量挑战,这些内容为我打开了新的视野,让我对这个领域的发展趋势有了更清晰的认识。总而言之,这是一本集理论、实践、前沿于一体的优秀教材,强烈推荐给所有对微波和天线测量感兴趣的朋友。

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翻阅《现代微波与天线测量技术》的每一页,都能感受到作者深厚的学术功底和丰富的实践经验。这本书的结构安排非常合理,从微波基础知识过渡到天线理论,再到各种测量仪器和技术,逻辑清晰,层层递进。让我印象深刻的是关于天线性能评估的部分,书中详细介绍了增益、方向性、极化、带宽等关键参数的测量方法,以及如何解读这些参数对实际应用的影响。例如,在讲解方向图测量时,作者不仅仅是罗列公式,而是详细阐述了不同测量环境(如消声室、开阔场地)对结果的影响,以及如何校正这些影响。此外,书中还介绍了一些新兴的测量技术,比如基于射频识别(RFID)的天线测量,以及近年来备受关注的毫米波和太赫兹波的测量方法,这让我对行业的前沿动态有了更深入的了解,也为我未来的职业发展指明了方向。这本书的价值在于它不仅提供了知识,更提供了一种解决问题的思路和方法。

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这本《现代微波与天线测量技术》真是一本让人爱不释手的宝典!我一直对微波和天线领域有着浓厚的兴趣,但苦于没有系统性的学习资料。偶然间发现了这本书,简直是为我量身定做的。从最基础的微波传输理论,到复杂的阵列天线设计,这本书都涵盖得非常全面。尤其是书中对各种测量仪器的原理和操作方法讲解得非常细致,像矢量网络分析仪、频谱分析仪、近场/远场测量系统等等,我之前仅仅是听说过,现在通过这本书,感觉自己就像亲身操作了一遍一样。作者的语言风格非常平实易懂,即使是初学者也能快速掌握核心概念,而且书中穿插了大量的实际案例和图示,让抽象的理论变得生动形象,我常常沉浸其中,不知不觉就读了好几个小时。这本书不仅仅是理论的堆砌,更注重实际的应用,为我今后的学习和研究打下了坚实的基础,让我对微波和天线测量技术充满了信心。

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我是一名从事通信设备研发的工程师,对微波和天线技术有着日常性的接触,但总觉得在测量层面不够深入。《现代微波与天线测量技术》这本书正好填补了我在这方面的知识空白。我尤其喜欢书中关于电磁兼容(EMC)测量与天线性能之间关系的探讨。很多时候,我们只关注天线的辐射效率,却忽略了它在电磁兼容性方面的表现。这本书则从一个更全面的视角,将两者有机地联系起来,并提供了相应的测量方法和优化建议。书中的章节设计也非常人性化,我可以根据自己的工作需求,快速找到相关的章节进行查阅。比如,我最近在调试一个高频滤波器,书中关于微波滤波器测量与校准的内容,就给了我非常大的启发,让我能够更有效地定位问题并进行改进。这本书的实用性极强,让我能够将所学知识立刻应用到实际工作中,极大地提升了工作效率和解决问题的能力。

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说实话,我一开始接触这本书的时候,并没有抱太大的期望,毕竟市面上关于这个领域的书籍太多了,良莠不齐。《现代微波与天线测量技术》给我带来的惊喜是巨大的。我尤其欣赏书中对于实验数据的分析和处理部分。不仅仅是告诉你如何测量,更重要的是如何从测量结果中提取有用的信息,如何评估测量的不确定度,以及如何根据测量结果来优化设计。这一点对于我这个工程实践者来说,简直太重要了。书中介绍的多种测量方法,比如噪声系数测量、功率测量、阻抗匹配测量等,都配有详细的步骤和注意事项,让我能少走很多弯路。而且,作者在讲解某些复杂概念时,会巧妙地运用类比和生活化的例子,让原本枯燥的物理原理变得有趣起来,比如他将传输线模型比作一条水管,将信号衰减比作水流的阻力,这种讲解方式让我一下子就理解了。这本书的深入程度和广度都让我感到惊讶,绝对是值得反复阅读的经典之作。

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