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第1章 绪论1

毫米波的特点1

毫米波频段的开发2

毫米波技术展望3

第2章 毫米波传输线和无源部件5

引言5

毫米波传输线5

同轴线5

矩形波导7

圆波导9

介质波导12

H波导15

微带类传输线18

共面波导25

基片集成波导27

毫米波无源部件32

不连续性单元32

混合接头39

定向耦合器46

共面波导定向耦合器58

波导窄壁耦合裂缝电桥60

变换器63

脊波导与矩形波导变换63

共面波导变换65

第3章 毫米波天线72

反射面天线72

概述72

倒卡塞格伦天线74

馈源78

阵列天线80

概述80

矩形波导隙缝阵天线80

微带贴片阵天线97

径向传输线隙缝阵天线99

其他阵列天线109

反射阵天线111

概述111

反射阵天线的工作原理112

反射阵阵元和ψmn形成方法112

PBG结构在微带贴片反射阵天线中的应用115

微带贴片反射阵天线设计要点116

倒卡塞格伦反射阵天线118

透镜与透镜阵天线119

介质透镜天线119

平板Bootlace波导透镜阵天线122

多层薄膜透镜阵天线129

表面波与漏波天线132

表面波概述132

漏波天线134

与天线有关的重要部件138

圆极化罩138

频率选择表面（FSS）143

第4章 毫米波O型电真空器件152

引言152

O型微波器件的工作原理及其主要特性152

速调管152

O型行波管153

返波管156

毫米波电真空器件特性157

毫米波O型行波管157

毫米波行波管的设计特点158

螺旋线慢波系统构成的毫米波行波管160

采用谐振腔型慢波系统的毫米波大功率行波管170

毫米波O型返波管178

毫米波返波管的结构工艺设计方法178

返波管输出参数183

返波管在毫米波设备中的应用186

小结186

毫米波直射式速调管186

毫米波普通结构的多谐振腔直射式速调管187

毫米波分布互作用速调管188

第5章 毫米波回旋管200

引言200

回旋加速谐振量子放大器的基本物理特性201

电子的回旋加速频率和相对论质量201

高频场中的经典电子振荡器202

经典激励振荡器群的感应辐射203

磁力轫致辐射204

回旋加速频率谐波辐射204

回旋谐振器及其主要部件205

回旋单腔管的工作原理及主要技术参数205

光电系统209

电动系统211

电子束的收集极214

磁系统214

回旋管在俄罗斯的研制情况214

回旋管在欧洲的研制情况215

回旋管在日本的研制情况215

回旋管在美国的研制情况215

采用谐波工作的回旋管216

回旋返波管振荡器217

回旋谐振放大器218

毫米波回旋速调管218

毫米波回旋行波管221

毫米波回旋行波速调管223

结论224

第6章 毫米波磁控管232

引言232

毫米波多谐振腔磁控管的物理基础和作用原理232

正交电场和磁场中的电子运动233

磁控管的临界状态234

圆柱形磁控管谐振腔系统中的振荡模235

振荡模的间隔237

电子与磁控管谐振腔慢波系统高频场的相互作用238

电子分类机理239

毫米波磁控管自激条件（阳极门限电压）241

毫米波磁控管器件243

阳极谐振单元243

阴极部件244

能量输出247

磁系统247

毫米波磁控管的分类249

传统（经典）磁控管249

工作在“弱场”状态的磁控管250

工作在空间谐波的磁控管250

毫米波磁控管主要参数和特性251

毫米波磁控管的效率251

毫米波磁控管的工作特性252

负载特性255

毫米波脉冲磁控管256

热阴极磁控管256

冷阴极磁控管256

小型毫米波磁控管259

毫米波同步磁控管259

毫米波频率调谐磁控管260

毫米波同轴和倒置同轴磁控管260

毫米波连续波磁控管262

毫米波磁控管放大器263

毫米波磁控管的应用264

结论264

第7章 半导体振荡放大二极管270

引言270

耿氏二极管272

耿氏效应272

介电驰豫273

感应电流274

畴的形成274

耿氏二极管温度模型276

数学模拟结果280

毫米波耿氏二极管的工作特点283

阻抗特性近似法286

耿氏二极管工程计算方法287

雪崩渡越（IMPATT）二极管288

IMPATT二极管的工作原理288

IMPATT二极管的数学模型291

IMPATT二极管的线性理论292

IMPATT二极管的能量和阻抗特性（数值模拟结果）294

IMPATT二极管阻抗特性的近似和工程计算方法298

晶体参数和工作状态的选择300

改善渡越型振荡放大二极管的能量和频谱特性的可能性302

第8章 二极管振荡器和放大器的计算和设计306

引言306

振荡器和放大器的频段和能量特性306

自激振荡器的稳态特性及其稳定性306

微波负载和二极管在不同微波电路中的阻抗匹配及半导体二极管的封装原理311

二极管振荡器的负载特性320

二极管振荡器的频段特性322

自激振荡器稳态振荡的建立327

振荡器外部同步状态——稳态特性及其稳定性329

半导体二极管放大器334

连续波稳频二极管振荡器337

用高Q值谐振器的二极管稳频振荡器的高频电路337

稳频振荡器自激振荡的单频性和软自激状态346

稳频二极管振荡器的计算和结构设计348

频率电调二极管振荡器352

变容二极管频率调谐的耿氏二极管和雪崩渡越二极管振荡器354

稳频切换的小型化振荡器364

毫米波二极管脉冲振荡器368

二极管几何尺寸和结构的选择368

雪崩渡越二极管脉冲振荡器动态和频谱特性373

脉冲二极管振荡器微波参数的稳定377

N个二极管功率合成384

安装在共用导热基座上的二极管功率合成能达到的特性384

在桥式和分支系统中微波振荡源功率合成387

统一电动系统中二极管功率的合成389

二极管功率合成系统设计原理396

二极管振荡器和放大器的噪声特性401

概说401

幅度和频率起伏的振荡频谱特性401

振荡器和放大器电路中的二极管噪声频谱特性变换405

半导体振荡放大二极管的噪声特性与降低二极管振荡器和放大器噪声的方法411

结论420

第9章 半导体二极管倍频器427

引言427

谐波二极管振荡器的工作原理427

基于二极管非线性电容电压特性的倍频器430

变容二极管倍频器430

电荷积累二极管倍频器435

基于组合变容二极管的倍频器和ISIS二极管倍频器437

变容二极管倍频器结构的实现和取得的成果440

雪崩渡越二极管射频脉冲高次变频443

外同步状态下的高次倍频448

结论450

第10章 毫米波混频器和检波器454

引言454

毫米波混频器的主要特性指标455

常用毫米波混频器件459

肖特基势垒二极管459

三端混频器件463

其它毫米波混频器件464

混频器分析方法465

谐波平衡分析法465

大信号-小信号分析法469

二极管混频器的非线性分析法473

广义谐波平衡分析法475

毫米波混频器电路475

单端混频器（SEM）476

平衡混频器（SBM）477

镜像抑制和镜频回收混频器478

谐波混频器480

毫米波检波器484

毫米波检波器件和电路484

毫米波检波器的主要技术指标485

毫米波检波器电路设计488

第11章 毫米波三极管放大器和振荡器491

引言491

毫米波半导体三极管基础492

GaAs MESFET492

高电子迁移率晶体管（HEMT）493

赝配HEMT（PHEMT）494

异质结双极型晶体管（HBT）494

其它的毫米波三极管495

毫米波MMICS495

MMICs的特点495

MMICs工艺496

毫米波放大器MMICS的种类和性能496

MMICS的发展趋势497

毫米波MMICS放大器的应用497

毫米波低噪声放大器498

HEMT噪声模型498

LNA主要技术指标499

LNA设计500

LNA实现503

毫米波LNA的测试503

毫米波三端功率放大器504

毫米波三端功率放大器的特性504

毫米波晶体管功率放大器的主要技术指标506

毫米波晶体管功率放大器的设计507

毫米波宽带放大器、倍频放大器和振荡器511

毫米波宽带放大器511

毫米波晶体管变频器512

毫米波晶体管振荡器513

第12章 信号幅度和相位控制设备516

引言516

信号幅度控制设备516

p-i-n二极管工作原理516

稳态p-i-n二极管的特性518

p-i-n二极管的瞬态特性523

p-i-n二极管的可靠性526

微波控制器件中p-i-n二极管特性和工作状态527

大功率微波信号开关538

信号幅度控制器件的主要参数542

微波振荡相位控制器544

半导体移相器546

铁氧体移相器560

机电式移相器564

极化移相器565

微机电控制器件571

第13章 频率综合器575

引言575

基本特性575

对现代无线电系统本振和载波频率形成的要求582

频综器的研制现状584

频综器的制作途径和原理588

频综器的一般设计原理588

直接相干合成法590

间接相干合成法600

厘米波和毫米波频综器的计算和结构设计原理609

设计电路的选择609

频综器设计的基本原理613

不同用途频综器的实际电路618

结论632

第14章 毫米波频段无线电波的传播特性637

引言637

研究地球大气层中无线电波传播特性的基本方法638

地球大气层中无线电波的亥姆霍兹方程638

无线电波的二次辐射现象642

无线电波的基本模型644

无线电波传播的重要空间区域645

地球大气层中无线电波的传播特性646

地球大气层的电磁参数646

毫米波在非均匀媒质中的传播648

大气不均匀性对毫米波能量的耗散654

大气电参数起伏对毫米波传播的影响655

毫米波在地球大气中衰减的物理原因655

大气气体的吸收656

雾和云的吸收658

降雨衰减661

降雪吸收662

冰雹引起的衰减663

降雨对毫米波的去极化作用663

沙尘暴对毫米波传播的影响664

毫米波在大气层和陆地分界面的传播和散射665

毫米波在大气层与海面交界处的传播和散射674

人工电离对毫米波传播的影响678

城市条件下的毫米波通信682

毫米波的有效散射面积684

第15章 毫米波雷达系统693

引言693

毫米波雷达的主要特点693

毫米波雷达的杂波特性695

地杂波特性695

海杂波特性699

毫米波雷达的目标特性699

目标雷达截面积σt699

目标起伏特性700

目标频谱特性700

电力线的雷达散射特性701

毫米波雷达的作用距离702

最小可检测信噪比703

系统损失703

大气损失704

毫米波雷达系统704

毫米波雷达天线704

毫米波雷达信道705

毫米波雷达的发展和应用710

目标搜索和监视710

火控和跟踪713

毫米波雷达导引头714

毫米波防撞雷达714

远程毫米波雷达715

第16章 毫米波通信系统719

通信系统中使用毫米波频段的特点719

微波与毫米波719

毫米波的特点及其应用719

毫米波通信系统及其使用条件721

毫米波无线电系统频率资源的获取和应用特点721

毫米波频段通信线路和系统的总体特性725

毫米波频段通信站的总体结构及其单元特性725

双工器和波导传输线727

通信系统的半导体低噪声放大器727

接收系统的变频器729

通信系统发射机功率放大器730

次辐射和无线电设备接收通道732

通信系统的信号编码734

数字通信系统所用调制技术735

信息传输地面系统的技术与手段743

毫米波中继线743

信息分配宽带系统749

卫星信息传输系统的技术753

卫星通信的作用753

卫星通信无线电线路的特性754

关于卫星传输系统所用Ka频段（20/30 GHz）761

卫星通信线路间转发器的功能电路图763

有前景的毫米波通信系统764

以平流层高空平台为基础的通信系统（HAPS）764

使用毫米波的局部通信系统765

第17章 毫米波技术的商业应用769

引言769

汽车交通安全保障雷达系统770

“智能”交通系统的目的和任务770

“智能”交通系统的组成772

自动化交通管理系统雷达传感器776

车载雷达的发展趋势785

工艺过程微波控制系统786

目标运动参数无接触测量方法和设备787

物质水平面精确测量系统和设备789

材料湿度的微波测量和监控系统793

涂层探伤796

目标警卫信号系统798

周边信号系统设备798

微波雷达位移传感器800

第18章 毫米波导航、定位和轨道测量设备807

引言807

对高精度导航和测向系统的总体要求807

动目标导航和定位任务807

海上导航和狭窄水域航行任务的特点808

用于目标测向的毫米波自动寻的头的技术特征808

对轨道测量的要求809

地理信息系统中的地面扫描任务810

海上导航雷达和空域监视雷达812

对海上导航雷达的一般要求812

毫米波导航雷达的应用实例813

毫米波机场场面监视雷达816

飞机自动导航的毫米波导航雷达817

毫米波气象雷达820

高精度毫米波测向设备821

对高精度毫米波测向雷达的要求821

毫米波自动寻的头角搜索和跟踪传感器823

毫米波自动寻的头研制实例826

毫米波多波束角传感器827

毫米波干涉仪828

毫米波无源（辐射计）系统830

毫米波辐射计概述830

热辐射定位距离方程式831

毫米波热辐射计研制实例833

辐射计自主式导航系统835

第19章 毫米波生物医学电子设备839

引言839

极高频疗法839

毫米波辐射与不同生物体相互作用主要的实验规律839

毫米波在医学和生物学中的应用842

毫米波频段温度记录的方法和手段847

物理原理：生物组织的简要特点847

辐射计成像设备849

结论851