微波技术及光纤通信实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:重庆大学出版社

作者:韩庆文

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2005-11

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787562435242

丛书系列:

图书标签:

• 微波技术
• 光纤通信
• 通信工程
• 电子工程
• 实验教学
• 高等教育
• 通信原理
• 电磁场与电磁波
• 信号与系统
• 信息技术

《微波技术及光纤通信实验》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面且深入的理论学习与实践操作相结合的学习平台，涵盖微波技术与光纤通信两大前沿领域的核心概念、关键原理及实验方法。全书力求在理论深度与实验指导之间取得平衡，帮助读者理解并掌握相关知识，为进一步的学习和研究打下坚实基础。 第一篇 微波技术 本篇聚焦于微波技术，从基础概念出发，逐步深入到微波电路、传输线理论、天线原理以及微波器件的应用。 第一章 微波基础 本章将详细介绍微波的定义、特点及其在现代科技中的重要性。内容包括： 微波的频谱划分与应用： 阐述不同频段微波（如S波段、C波段、X波段等）的定义，以及它们在雷达、卫星通信、移动通信、微波加热、医学诊断等领域的广泛应用。 微波的传播特性： 分析微波在自由空间、大气层中的传播规律，包括直射传播、反射、折射、衍射现象，以及衰减和信道特性。 微波电路的特点： 对比微波电路与低频电路的差异，强调寄生参数、分布参数效应的重要性，以及微波电路设计中的挑战。 第二章 传输线理论 传输线是微波电路中信号传输的载体，本章将深入讲解其理论。 均匀传输线模型： 介绍传输线的集中参数模型（R, L, C, G）和分布参数模型，推导电压和电流的传播方程。 特性阻抗与传播常数： 定义并计算特性阻抗，解释传播常数（衰减常数和相位常数）的意义，分析不同线型（如同轴线、微带线、带状线）的特性阻抗计算方法。 反射与驻波： 讲解传输线终端负载不匹配时产生的反射现象，引入反射系数和电压驻波比（VSWR）的概念，并分析驻波的形成和能量传输效率。 匹配网络： 介绍使用匹配电路（如匹配段、集总元件匹配网络、微调匹配技术）来消除反射，实现最大功率传输。 史密斯圆图： 详细讲解史密斯圆图的原理、使用方法，以及如何利用史密斯圆图进行阻抗匹配、分析传输线问题。 第三章 微波谐振腔与波导 本章探讨微波能量的存储与传输结构。 微波谐振腔： 介绍谐振腔的结构（如圆柱形谐振腔、矩形谐振腔），分析其谐振原理、品质因数（Q值）及其在选频电路中的应用。 金属波导： 讲解理想金属波导的结构（如矩形波导、圆波导），分析其导行电磁波的模式（TE模式、TM模式），计算截止频率、特性阻抗，并探讨波导的损耗。 介质波导： 介绍介质波导（如光纤、介质带）的基本原理，与金属波导的异同。 第四章 微波天线 天线是微波通信中的关键组件，负责电磁波的发射与接收。 天线基本概念： 定义天线的辐射电阻、方向性系数、增益、带宽、极化等重要参数。 常用天线类型： 详细介绍各类微波天线的原理与结构，包括： 线天线： 如半波长偶极子天线、单极子天线。 面天线： 如抛物面反射天线（碟形天线）、透镜天线。 微带天线： 如贴片天线，分析其结构、激励方式、设计与应用。 喇叭天线： 作为馈源或独立天线。 天线阵列： 介绍构建天线阵列以获得更高增益和更好方向性的方法。 第五章 微波电路与器件 本章介绍微波电路的构成和常用器件。 微波二极管： 介绍PN结二极管、肖特基二极管、变容二极管、 Gunn二极管等在微波领域的应用（如检波、混频、振荡）。 微波晶体管： 讲解场效应晶体管（FET）和双极结型晶体管（BJT）在微波放大器中的应用，分析其高频参数（如S参数）。 微波集成电路（MIC）与单片微波集成电路（MMIC）： 介绍微波电路的集成技术，以及MMIC在减小尺寸、降低成本、提高性能方面的优势。 无源微波器件： 如功率分配器、耦合器、环形器、隔离器等，解释其工作原理和在微波系统中的作用。 微波功率放大器（PAs）与低噪声放大器（LNAs）： 分析其设计原理、性能指标（如增益、效率、噪声系数）及其在通信系统中的重要性。 实验部分（微波技术） 本部分提供一系列实验指导，旨在将理论知识转化为实际操作能力。 传输线特性测量实验： 利用信号发生器、功率计、驻波比表等设备，测量传输线的特性阻抗、衰减系数，并进行阻抗匹配实验。 史密斯圆图应用实验： 运用史密斯圆图进行阻抗匹配设计与验证。 微波器件参数测量实验： 使用矢量网络分析仪（VNA），测量二极管、晶体管等微波器件的S参数。 天线性能测试实验： 测试不同类型天线的方向图、增益、效率。 微波腔体与波导实验： 验证谐振腔的谐振频率，观察波导模式。 第二篇 光纤通信 本篇侧重于光纤通信技术，从光的基础原理出发，介绍光纤的传输特性、光源、探测器、光器件以及整个光通信系统的设计与优化。 第一章 光学基础与光纤原理 本章为光纤通信奠定理论基础。 光的波动与粒子性： 简述光的电磁波理论与光子的概念。 折射与全内反射： 详细讲解光在不同介质中传播时的折射现象，以及全内反射在光纤中作为传输机制的核心作用。 光纤的结构与分类： 纤芯与包层： 介绍光纤的芯层和包层材料的折射率要求。 多模光纤与单模光纤： 区分两种类型光纤的结构、芯径大小、传输模式，以及它们的适用场景。 阶跃折射率光纤与渐变折射率光纤： 分析不同折射率分布对模式传播的影响。 第二章 光纤的传输特性与损耗 本章深入分析光信号在光纤中传输时的损耗和失真。 光纤损耗的类型： 吸收损耗： 分为本征吸收（紫外吸收、红外吸收）和杂质吸收（如OH-离子吸收）。 散射损耗： 主要指瑞利散射，是光纤损耗的主要来源，分析其与波长的关系。 弯曲损耗： 包括宏弯损耗和微弯损耗，分析其产生原因和影响因素。 光纤的色散： 讲解色散对光信号脉冲展宽的影响，是限制通信速率和传输距离的关键因素。 模间色散： 仅存在于多模光纤，是不同模式光信号传播速度差异造成的。 材料色散： 不同波长的光在介质中的传播速度不同。 波导色散： 由光纤的波导结构引起，与波长相关。 总色散： 材料色散和波导色散的组合（对于单模光纤）。 光纤的非线性效应： 介绍在高功率传输下可能出现的非线性效应，如受激布里渊散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）、自相位调制（SPM）等。 第三章 光源与探测器 光通信系统需要可靠的光源将电信号转化为光信号，以及灵敏的光探测器将光信号转化为电信号。 半导体光源： 发光二极管（LED）： 介绍其结构、工作原理、发光特性（谱宽、耦合效率），适合低速、短距离通信。 激光二极管（LD）： 详细介绍其结构、工作原理（受激辐射）、输出特性（单色性好、方向性强、相干性好），是高速、长距离通信的主要光源。 光探测器： PIN光电二极管： 介绍其结构、工作原理、响应速度和量子效率。 雪崩光电二极管（APD）： 讲解其内建倍增效应，具有更高的灵敏度，适用于低光强信号的检测。 第四章 光器件与光模块 本章介绍光通信系统中实现各种功能的关键光器件。 光耦合器与光分路器： 实现光信号的合成、分配。 光开关： 实现光信号的路由切换。 光调制器： 将电信号中的信息加载到光信号上（如内调制与外调制）。 光放大器： 如掺铒光纤放大器（EDFA），实现光信号的直接放大，是长距离光通信的关键技术。 波长选择开关（WSS）： 在波分复用（WDM）系统中实现对特定波长光信号的选择和路由。 光模块： 集成光源、探测器、驱动电路等功能，构成标准化的通信单元。 第五章 光通信系统 本章将前述知识整合，构建完整的光通信系统。 光通信系统的组成： 发送端（光源、调制器）、传输媒质（光纤）、接收端（探测器、放大器）、中继与再生。 光时分复用（OTDM）与光波分复用（WDM）： 介绍提高传输容量的技术，特别是WDM技术及其关键设备（如复用器、解复用器）。 光网络： 介绍点对点光纤链路、PON（无源光网络）、光交换网络等。 系统设计与性能指标： 讲解光通信系统的功率预算、误码率（BER）分析、传输速率、传输距离等关键性能指标的计算与优化。 实验部分（光纤通信） 本部分提供一系列实验指导，使读者能够动手实践光纤通信原理。 光纤损耗测量实验： 使用光源和功率计，测量不同类型光纤的插入损耗和回波损耗。 光纤色散测量实验： 利用时域或频域方法，测量光纤的色散系数。 LED/LD光源特性测试实验： 测量LED/LD的输出功率、光谱特性。 光电探测器特性测试实验： 测量PIN/APD的光电转换效率、响应速度。 光纤通信系统搭建实验： 搭建简易光纤通信链路，实现光信号的发送、接收与传输，并分析其误码率。 WDM系统演示实验： 演示多波长信号的传输与分离。 附录： 可能包含常用微波和光纤通信参数表，相关行业标准介绍，以及进一步学习的参考资料。 本书通过理论讲解与实验操作的结合，力求使读者能够深刻理解微波技术和光纤通信的核心原理，掌握实际操作技能，为将来在相关领域的学习、研发或工程实践打下坚实基础。

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这本书在理论与实践的桥梁搭建上，表现得非常薄弱和抽象。它似乎认为只要把基础公式列出来，读者就能自动领悟其实际应用。例如，在讲解驻波比（VSWR）对系统性能的影响时，书中的描述停留在“VSWR过高会引起功率反射”这类常识层面，但从未给出实际场景中，如在10Gbps以上的数据链路上，一个0.1dB的反射损耗可能导致误码率（BER）从$10^{-9}$恶化到$10^{-5}$的量化分析。对于功率分配、链路预算这些至关重要的实践环节，本书的处理方式也显得非常草率，更多是给出一个简单的计算模板，而缺乏对系统设计中各种容性裕度（Margin）设置的经验性指导。这本书的价值更多在于提供一个理解基本物理定律的框架，但它无法教导读者如何将这些定律应用到复杂、多变的现实工程问题中去，缺乏“为什么这么做”背后的工程哲学指导。

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关于本书的更新程度，我深感担忧。微波技术和光纤通信都是日新月异的领域，最新的高阶调制格式、毫米波器件的应用、以及超低损耗光纤的新材料，都已成为行业热点。然而，翻阅全书，我未能找到对这些前沿技术哪怕是基本的介绍。例如，在光通信部分，对相干检测技术、硅光子集成（Silicon Photonics）的提及几乎为零，这些是当前光网络升级换代的关键技术。在微波部分，关于GaN HEMT（氮化镓高电子迁移率晶体管）在功率放大器中的应用和特性分析也显得陈旧，重点似乎还停留在传统的GaAs器件时代。这样的内容配置，使得这本书很快就会过时，无法满足需要了解行业最新进展的工程师或研究生的需求。它更像是一份十年前的技术快照，而非面向未来的学习资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实验指导部分，坦白地说，组织得不够严谨，甚至有些脱节。举个例子，在涉及光纤损耗测试的实验中，配套的理论章节对不同波长下光纤衰减系数的依赖性描述得含糊不清，导致实验结果分析时，学生很难将测得的数值与预期的理论值进行有效的比对和误差分析。更糟糕的是，对于实验所需仪器的校准和注意事项，书中的描述往往是一笔带过，比如，对于光功率计的绝对精度校准流程，书中完全没有提及，这在要求精确测量的微波实验中是致命的缺陷。我看到有几组同学在搭建射频功放测试平台时，因为缺乏关于匹配网络调谐的详细步骤指导，花费了大量时间在无谓的阻抗匹配调整上，极大地影响了实验效率。一本优秀的实验教材，理应提供足够详尽的“陷阱预警”和“最佳实践”指导，但这本教材在这方面表现得力不从心，更像是实验大纲的文字记录，而非一本实用的操作手册。

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这本《微波技术及光纤通信实验》似乎在理论深度上做了一些取舍。我原以为它会深入探讨微波器件的设计原理和高性能光纤的物理特性，但读完后感觉它更侧重于基础概念的介绍和一些基础的实验操作。比如，在微波部分，对于传输线理论的讲解相对停留在教科书的初级阶段，缺少对非理想情况、高频效应（如集肤效应、邻近效应）的深入分析，更没有涉及先进的微波电路设计工具（如ADS或HFSS）的应用实例。对于频谱分析仪和矢量网络分析仪的使用，描述也显得有些表面化，没有提供足够的调试技巧或故障排除的经验分享。而在光纤通信部分，对光纤的模间串扰、非线性效应的讨论几乎没有，这对于想要深入了解高速光通信系统性能限制的读者来说，无疑是一个遗憾。总的来说，这本书更像是一本面向初级工程技术人员或大二、大三学生的入门教材，对于有一定基础，希望站在技术前沿的工程师来说，这本书提供的知识增量有限。它可能适合作为考前快速复习基础公式的工具书，但若指望它能带来工程实践中的“顿悟”，恐怕会失望。

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从排版和装帧来看，这本书的设计理念似乎停留在上个世纪。印刷质量尚可，但图表的清晰度实在令人堪忧。特别是那些涉及S参数矩阵、Smith圆图的复杂图形，线条模糊，标注拥挤，对于需要依赖视觉辅助来理解高维空间参数的读者来说，无疑增加了理解的难度。我花了好一番功夫才辨认出某个图例中代表端口的编号。此外，书中的术语一致性也存在问题，同一个概念在不同章节中使用了不同的英文缩写或者中文表述，这在严谨的工程文献中是不可接受的，很容易造成初学者的混淆。例如，对于“耦合器”这个术语，前后文的表述方式跳跃性很大。如果作者或出版社在出版前能投入更多精力进行专业校对和版式优化，这本书的阅读体验将会有质的飞跃。现在给人的感觉是，内容是匆忙拼凑的，缺乏专业编辑的精心雕琢。

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