介质谐振器的微波测量 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:倪尔瑚

出品人:

页数:149

译者:

出版时间:2006-3

价格:30.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030166111

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 微波测量
• 介质谐振器
• 谐振器
• 微波技术
• 电磁场
• 材料科学
• 微波器件
• 高频电路
• 传感器
• 介电常数

介质谐振器的微波测量：一种高效、高精度的测量方案 引言 随着无线通信、雷达、卫星导航等技术的飞速发展，对微波器件的性能要求日益提高。介质谐振器作为一种重要的无源微波器件，在滤波、振荡、频率选择等应用中扮演着关键角色。精确、高效地测量介质谐振器的各项关键参数，是优化器件设计、保障系统性能的基础。本书《介质谐振器的微波测量》便致力于提供一种系统、深入的介质谐振器微波测量方法，旨在为广大研究人员、工程师以及相关领域的学生提供一套详实的技术指南。 介质谐振器概述 在深入探讨测量技术之前，有必要对介质谐振器进行简要的介绍。介质谐振器，顾名思义，是利用高介电常数材料（如陶瓷、聚合物等）作为谐振体，通过其电磁场在介质内部的分布形成谐振。与传统的金属谐振器相比，介质谐振器具有损耗低、品质因数高、体积小、易于集成等优点，使其在微波和毫米波频段的应用越来越广泛。 本书将首先从理论层面梳理介质谐振器的基本工作原理，包括其谐振模式（如TE模式、TM模式、HE模式等）、品质因数（Q值）的定义与影响因素、插入损耗、回波损耗等关键性能指标。同时，也会对不同类型的介质谐振器结构，如圆柱形、方形、立方体以及更复杂的形状等，进行概括性的介绍，并分析其结构特点对谐振特性和测量难度的影响。 传统测量方法的局限性 在介质谐振器测量领域，存在一些传统的测量方法。例如，基于网络分析仪的插入损耗测量法，通过直接测量谐振器接入传输线时的损耗来估算其性能。然而，这些传统方法往往存在一些固有的局限性： 精度受限： 传统的测量方法可能受到连接器损耗、耦合不匹配、环境干扰等因素的影响，导致测量结果不够精确。 效率不高： 对于需要测量大量谐振器参数（如不同频率下的Q值、耦合系数等）的情况，传统方法耗时耗力。 难以测量特定参数： 某些关键参数，如介质材料的损耗因子，通过直接测量难以准确获得。 对测量环境敏感： 传统的测量方法对环境温度、湿度等因素较为敏感，需要严格的控制。 高效、高精度的微波测量方案 本书的核心在于提出并详细阐述一套高效、高精度的介质谐振器微波测量方案。该方案充分利用了现代微波测量技术和数据处理算法，旨在克服传统方法的不足。 1. 测量系统的构建： 网络分析仪的选择与配置： 详细讨论如何选择适合的矢量网络分析仪（VNA），以及如何根据谐振器的特性对其进行精确的端口配置和校准。重点在于如何在测量中最小化系统误差。 探头与耦合机制的设计： 介绍用于激励和探测介质谐振器电磁场的各种耦合机制，如微带线耦合、同轴探针耦合、开放式传输线耦合等。重点分析不同耦合方式对测量精度和方便性的影响，并提供设计指南，以实现最优的信号耦合。 辅助设备的集成： 讨论温度控制系统、减振平台等辅助设备的必要性，以及如何将其有效地集成到测量系统中，以提高测量的稳定性和可靠性。 2. 核心测量技术与算法： 基于S参数的精确谐振频率和带宽测量： 详细介绍如何利用网络分析仪的S参数（S11、S21等）来精确提取介质谐振器的谐振频率、3dB带宽以及插入损耗。将深入分析多种S参数拟合算法，包括曲线拟合、复数函数拟合等，并给出不同算法的适用场景和精度分析。 品质因数（Q值）的精细测量： Q值是衡量谐振器性能的重要指标。本书将探讨多种Q值测量方法，包括基于3dB带宽的方法、基于阻抗圆图的方法，以及更先进的瞬态响应分析方法。特别地，将详细介绍如何通过测量不同耦合条件下的S参数，来区分外品质因数（Qe）和内品质因数（Qi），从而准确评估介质材料的损耗。 介质材料损耗因数的反演： 针对介质材料损耗因子（tanδ）这一关键参数，本书将提出一种通过测量介质谐振器在不同条件下的Q值，并结合电磁仿真软件进行反演计算的方法。详细介绍反演模型的建立、求解过程以及误差分析，为材料工程师提供重要的参考依据。 耦合系数的测量与分析： 对于用于滤波等应用的耦合型介质谐振器，耦合系数的精确测量至关重要。本书将介绍如何通过分析S参数的形状和位置，以及利用特定的测量流程，来准确提取耦合系数，并探讨其对滤波性能的影响。 谐振模式的识别与测量： 介质谐振器可能存在多种谐振模式。本书将介绍如何通过改变探头位置、激励频率范围以及分析S参数的幅度-相位关系，来识别和区分不同的谐振模式，并测量其各自的谐振频率和Q值。 3. 测量过程中的误差分析与补偿： 系统误差分析： 详细分析网络分析仪本身、电缆、连接器、探头等引起的系统误差，并介绍各种校准技术（如SOLT、TRL等）的原理和适用性。 模型误差分析： 介绍介质谐振器的等效电路模型以及电磁仿真模型可能引入的误差，并提出相应的误差补偿方法。 环境因素影响分析： 讨论温度、湿度等环境因素对介质谐振器性能的影响，并提供相应的测量策略和数据处理方法，以降低环境变化带来的测量不确定性。 4. 案例研究与应用实例： 为了更好地说明测量方法的实际应用，本书将包含多个案例研究。这些案例将涵盖不同类型介质谐振器的测量，例如： 用于微波滤波器的介质谐振器： 测量其谐振频率、带宽、插入损耗、阻带抑制等关键参数，并分析耦合系数与滤波响应的关系。 用于振荡器的介质谐振器： 测量其高Q值、输出功率、相位噪声等，并讨论谐振器参数对振荡器稳定性的影响。 毫米波频段的介质谐振器： 探讨在更高频率下测量时可能遇到的挑战，如传输线损耗增加、探头耦合困难等，并提供相应的解决方案。 这些案例研究将展示如何将前面介绍的测量技术和算法应用于实际器件，并对测量结果进行深入解读，为读者提供直观的指导。 结论 《介质谐振器的微波测量》旨在为介质谐振器的研究和应用提供一套全面、系统、实用的测量解决方案。通过深入剖析测量原理、介绍先进的测量技术、详细分析误差来源并提供补偿方法，本书将帮助读者更精准、更高效地掌握介质谐振器的各项关键性能参数。我们相信，本书将成为介质谐振器领域研究人员和工程师不可或缺的参考手册，为推动微波技术的发展贡献力量。

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阅读这本书的感受，很大程度上取决于其对“微波”这一频率范围的界定清晰度。这本书是针对L/S波段的传统应用，还是深入到了毫米波乃至太赫兹频段？在不同频段，材料的电磁响应机制和测量环境的挑战是截然不同的。我特别想知道，如果涉及更高频段，作者是如何应对大气吸收、波导色散以及精密机械装配公差对测量精度的影响的。另外，书中是否探讨了介质谐振器在现代通信技术（如5G/6G的滤波器、振荡器）中的实际应用案例？仅仅停留在物理原理的介绍是不够的，一个优秀的工程参考书必须能够桥接基础科学与尖端技术需求。如果能看到一些关于利用这些谐振器实现新型传感或高效率功率传输的实例，那么这本书的厚度就不仅仅是纸张的重量，更是知识的密度了。

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坦白说，我对这本书的期望值是建立在它名字所暗示的深度之上的。我特别关注“测量”二字，这不仅仅是理论推导，更是将抽象的电磁波现象转化为可量化数据的过程。因此，我非常期待看到详细的实验步骤和测量流程图解。比如，在描述如何测量一个薄膜介质的损耗角正切时，书中是否详细阐述了边壁效应、探头耦合强度控制等细节？我更希望看到作者分享一些“独家”的经验，比如在处理高Q值谐振腔时，如何有效屏蔽寄生耦合，或者在极低温环境下进行测量时所遇到的实际困难与解决方案。如果书中能够提供一些成熟的MATLAB或Python脚本范例，用于后处理原始S参数数据并反演出材料的复介电常数，那这本书的实用价值将跃升一个台阶。总而言之，我希望它不是一本停留在教科书表层的书，而是能体现出多年一线研发经验的“操作手册”。

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这本书的标题带着一种古典的、专注于特定领域的工匠精神，这让我想起上世纪那些专注于某一物理现象、将其吃透的经典著作。我猜测内容必然涉及大量的麦克斯韦方程组在特定几何结构下的求解过程，以及如何将这些偏微分方程转化为易于工程应用的边界条件。我尤其感兴趣的是，书中对于非均匀介质或复杂结构谐振器的处理方法。例如，当介质的电磁特性在空间上并非恒定时，如何采用有限元法（FEM）或矩量法（MoM）等数值技术来模拟其谐振特性？如果作者能清晰地展示不同数值方法在收敛速度和精度上的权衡，并指出哪种方法最适合处理“介质谐振器”这类问题，那无疑是对当前微波数值模拟领域的一大贡献。这本书的价值可能不在于其广度，而在于其对这个狭窄领域内理论极限的探索深度。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深沉的蓝色调配上简洁的几何图形，立刻让人感受到一种严谨和专业的氛围。初翻目录，内容似乎紧紧围绕着微波技术在特定材料领域中的应用展开，特别是“谐振器”这个关键词，让我联想到了精密仪器、电磁场的细微波动，以及需要极高计算精度的理论模型。我期望书中能有大量关于不同介质材料如何影响谐振频率、品质因数等关键参数的实测数据和深入分析。尤其是关于微波测试中如何消除环境噪声、如何进行精确校准的环节，这往往是实验中最容易出偏差，也是最考验作者经验积累的部分。如果能看到一些不同测试系统（比如矢量网络分析仪与自由空间测试法）在实际测量中的优劣对比，那就更好了，这对于需要搭建测试平台的工程师来说，无疑是宝贵的实践指南。整体来看，这本书的目标读者显然是那些已经在微波工程领域有一定基础，并试图将理论知识深入应用于材料科学或高频电路设计的专业人士。

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这本书的书名精准地锁定了目标——研究介质在微波频率下的共振行为。从读者的角度来看，这暗示着内容将大量涉及材料科学与电磁理论的交叉领域。我最关注的，是作者在解读实验结果时所采用的物理图像是否直观易懂。许多高频电磁学的书籍往往陷入纯粹的数学推导，使得读者难以建立起对物理现象的直觉认识。我希望这本书能够提供丰富的示意图，清晰地描绘出电场和磁场在谐振腔内部的分布模式，比如TM和TE模式的辨识。更进一步，如果作者能深入讨论介质非线性特性在强激励下的影响，例如高功率微波注入时介质的介电常数是否会发生可测量的变化，那将极大地拓宽这本书的应用边界，使其不再仅仅是一本关于线性系统测量的教材，而能触及到电磁兼容性或高功率器件设计的领域。

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