微波技术基础(目录大纲)

课程详情：

微波技术基础（64讲）-西安电子科技大学梁昌洪等

国家级精品课程

“微波技术基础”简介

“微波技术基础”课程在西安电子科技大学是早已闻名的精品课程。60年代初在我校毕德显教授的有力指导和系统策划下，出现了蒋同泽的《长线》和吕海寰的《超高频技术》，这是全国最早的同类教材，对多所高校均有大的影响，只是当时军校的原因，没有正式出版。文革结束后，廖承恩编写的《微波技术基础》一直是国内多所高校引用和执教的教材。1988年梁昌洪的《计算微波》获全国优秀教材奖，同时实践的需要也希望把微波集成电路的进展，网络的统一思想，计算机的应用以及CAI的先进手段融入教学。90年代后期根据上述思想，推出了《简明微波》作为教学改革和课程发展的一次有益尝试。

目前的“微波技术基础”是电子信息专业微波方向学生的骨干课程，其讲授的内容涵盖了微波技术所涉及的各个方面的基础知识，信息量大。为该课程配套的电子工程学院实验中心微波实验室和国家电工电子基地条件优良，实验设备从传统微波实验的测量线到现代的网络分析仪一应俱全，并建设了微波技术虚拟实验室，学生可以在虚拟实验室中进行有效的工程实际经验的训练。

总的来说，西安电子科技大学的“微波技术基础”在长期教学实践和学科发展中，已经逐步形成了自身的特色。总结起来主要有：

（1）现代性

在内容、方法讲述和实施等环节都要体现跟上时代的潮流。在内容选择上紧密结合通信等学科的发展，引入微波集成电路，光纤、开腔等实践需求的领域和内容；在方法上复频率法，统一传输线理论，特性阻抗的微扰理论等等，都是梁昌洪教授和同事们在教学科研结合上的创新体会；讲述和实施的CAI和虚拟实验使教材的现代性有所增色。

（2）简明性

本课程在简明扼要，通俗易懂上狠下功夫，使内容尽量集中于发展主线，脉络清晰，在教学上强调。

统一性传输线和波导的统一；圆波导和矩形波导的统一；网络理论对于微波技术基础的主线统一。

主题性在本课程执教过程中，大胆实施分讲制，每一讲都有一个主题，有一个“戏核”，每5－6讲为一个单元，每个单元都有一个脉络一个系统，整个课程有一条主线，即把网络方法和场论方法的有机结合。这样在教学中便于小结归纳，便于提纲挈领。

少而精在教材核课程设置中强调少而精，“少则深，多则惑”。把主要内容和方法反映上来，其余的让学生去发掘，创造。

（3）实践性

这是一门实际应用的工科课程。因此，强调理论联系实际，强调实验与虚拟实验相结合，强调学生的主观能动性和自身创新性。

客观地讲，本课程是当前国内外较好的课程之一，在具体的教学中获得了国内外同行和学生的好评。

微波技术基础（Fundamentals of Microwave Technology

教学大纲

适用专业：电子信息工程专业先修课程：电磁场理论

开课时间：4 开课院系：电子工程学院

一、该课程的地位、基本要求、与其它课程的联系和分工

本课程是工科电子类电子与信息工程专业微波电信方向必修课的专业基础课。本课程的任务是使学生会微波理论和技术的基础概念、基本理论和基本分析方法，培养学生的分析问题和解决问题的能力，为今后从事微波研究和工程设计工作以及电磁场与微波技术研究生专业学习打下良好的基础。

通过本课程的各教学环节，应使学生达到如下基本要求：

1、确立导行电磁波和导模概念，熟悉各个导行波场的求解问题和方法。

2、掌握传输线问题的计算方法与圆图的应用。

3、掌握矩形波导、圆波导和同轴线的导模及其传输特性；熟悉常用微波集成传输线（主要是带状线、微带线、耦合带状线和耦合微带线）的设计计算方法；熟悉介质波导和阶跃光纤的模式及其传输特性。

4、熟悉各种微波谐振器的基本结构及其参数计算方法。

5、熟悉微波网络各种波矩阵的特性与应用，特别是S矩阵和矩转移参数矩阵。

6、熟悉常用微波元件（包括铁氧体隔离器和环形器）的结构、工作原理与应用。

本课程的重点是：（1）传输线理论和圆图的应用；（2）几种主要导行系统（矩形波导、圆波导、同轴线、微带、阶跃光纤）与微波谐振器（矩形腔、圆柱形腔、同轴线腔、介质谐振器）的特性与涉及计算方法；（3）微波网络基本理论、S矩阵及其特性。

二、课程内容和学时安排

实验课4学时机动2学时讲课学时其中：

1、引论（2学时）

微波及其特点；微波技术的应用；导航波及其一般传输特性；

2、传输线理论（10学时）

传输线方程及其解；分布参数阻抗；无耗传输线工作状态分析；有耗线的特性与计算；史密斯圆图；阻抗匹配。

3、规则金属波导（6学时）

矩形波导；圆波导；同轴线；波导正规模的特性。

4、微波集成传输线（8学时）

计算传输线特性阻抗的保角变换法；带状线；耦合带状线和耦合微带线；其他型式平面传输线。

5、介质波导与光纤（4学时）

表面波及其特性；简单介质波导；介质镜像线；光纤；薄膜光纤波导和带状光波导。6、微波网络基础（8学时）

微波接头的等效网络；一端口网络的阻抗特性；阻抗和导纳矩阵；散射矩阵；转移参数矩阵；传输散射矩阵；讯号流图法。

7、微波谐振器（10学时）

微波谐振器的基本特性与参数；传输线谐振器；金属波导谐振腔；介质谐振器；法布里-罗谐振器；谐振器的激励；谐振腔的微扰理论。

8、常用微波元件（6学时）

波导模式激励装置；常用微波元件；微波周期结构；微波铁氧体隔离器和环行器。

三、课程目录

第一篇传输线理论1

1-1 传输线方程2

1-2传输状态分析（I）12

1-3工作状态分析（II）22

1-4传输矩阵解32

1-5例题讲解47

1-6 Smith圆图56

1-7阻抗匹配66

1-8传输线计算机解80

1-9例题讲解88

第二篇导波系统97

2-1广义传输线理论99

2-2矩形波导波（I）108

2-3矩形波导波（II）118

2-4矩形波导中的本征波130

2-5例题讲解139

2-6圆波导151

2-7同轴线和平板波导171

2-8带线184

2-9微带206

2-10介质波导214

2-11光纤225

2-12耦合传输线233

2-13 Review 252

第三篇微波网络理论与微波元器件266

3-1 S参数267

3-2单口元件272

3-3双口元件279

3-4多口元件291

3-5不均匀性301

第四篇微波谐振腔理论310

4-1谐振腔311

4-2矩形谐振腔316

4-3圆柱谐振腔321

4-4传输线腔331

4-5耦合腔343

4-6介质谐振器352

4-7开式谐振腔370

4-8腔微扰385

第五篇微波分析方法394