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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Elliott, Robert S.

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2003-1

价格:1158.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471449966

丛书系列:The IEEE Press Series on Electromagnetic Wave Theory

图书标签:

• 天线
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好的，这是一本名为《电磁波与现代通信系统》的图书简介，重点介绍了电磁波理论、传输线、波导、天线设计基础，以及它们在现代通信系统中的应用。 --- 图书名称：《电磁波与现代通信系统》 作者： [此处可填写一个虚构的作者名字，例如：王力行、李明远] 出版社： [此处可填写一个虚构的出版社名称，例如：高等教育出版社、科技文献出版社] 图书简介 在信息爆炸的时代，我们所依赖的无线通信技术，从蜂窝移动网络到卫星导航，再到物联网（IoT）设备，其底层逻辑都根植于对电磁波行为的深刻理解与精妙控制。本书《电磁波与现代通信系统》旨在为读者构建一个坚实的理论框架，深入剖析电磁场理论如何演变为实际的通信工程实践，重点阐述电磁波的产生、传播特性，以及如何设计高效的系统来利用这些波。 本书的结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的多个层面，特别强调了对物理现象的直观理解和数学模型的精确应用。我们致力于将抽象的麦克斯韦方程组与工程师日常面临的实际设计挑战相结合，确保读者不仅能掌握“如何做”，更能理解“为何如此”。 第一部分：电磁场理论基础与波动方程 本书的起点是宏观物理世界与微观场论的交汇点。我们首先回顾了静电场和静磁场的矢量分析方法，并引入了法拉第电磁感应定律和安培定律的修正形式，这是构建统一电磁场理论的基石。 核心章节深入探讨了麦克斯韦方程组在不同介质（自由空间、均匀导体、理想介质）中的微分和积分形式。我们详尽地推导了波动方程，揭示了电场和磁场如何以有限的速度在空间中交织传播。读者将清晰地理解电磁波的本质——电场和磁场正交、沿传播方向振荡的横波特性。 在波动方程的基础上，我们细致分析了平面波在无损和有损介质中的传播特性，包括反射、折射、吸收和相位延迟。特别地，本部分通过对坡印廷矢量（Poynting Vector）的讲解，为后续的天线辐射功率计算奠定了能量流分析的基础。 第二部分：传输线理论与阻抗匹配 尽管现代通信大量使用波导和辐射天线，但任何电子系统都需要一个有效的路径来引导和分配信号功率。本部分将焦点从自由空间转移到有界结构——传输线。 我们从集总元件模型（Lumped Element Model）出发，逐步过渡到分布参数模型，详细分析了特性阻抗、传播常数和输入阻抗的概念。本书对史密斯圆图（Smith Chart）的应用进行了详尽的图解和案例分析，这是射频与微波工程师必备的工具。读者将学会如何利用史密斯圆图进行无损和有损传输线的阻抗匹配设计，以实现最大功率传输和最小信号反射。 此外，我们探讨了对不同传输线结构（如双线、同轴线和微带线）的建模方法及其在实际电路中的损耗机制，包括介质损耗和导体损耗。 第三部分：导引波与波导结构 在更高的频率，特别是微波和毫米波频段，集总电路元件和普通传输线的性能急剧下降，使得导引波结构成为必然。本部分专注于波导理论。 我们详细推导了矩形波导中的横电波（TE 模式）和横磁波（TM 模式）的电磁场分布，并分析了截止频率的概念及其对信号传输带宽的影响。本书不仅介绍了基本模式（如TE10模式），还讨论了高阶模式的限制以及如何通过尺寸设计来确保单模工作。 除了传统的金属波导，我们还涵盖了介质波导和光纤中的导引机理，解释了全内反射和有效折射率的概念，为理解光通信的物理基础做好铺垫。 第四部分：电磁波的辐射与互作用 本部分是全书的重点之一，将电磁理论与工程实践紧密结合，集中探讨电磁波如何从一个结构辐射到自由空间，以及接收端如何有效地捕获这些波。 我们从矢量位移电流和线电流的辐射开始，逐步构建了天线理论的数学框架。核心内容包括： 1. 基本辐射单元： 对半波偶极子和全波环形天线的辐射方向图、输入阻抗和有效面积进行了精确分析。 2. 天线参数量化： 详细阐述了辐射方向图、最大增益、方向性系数、带宽和极化等关键性能指标的物理意义和计算方法。 3. 阵列理论： 介绍了均匀激励阵列的辐射特性，如何通过改变单元间距和相位来控制主瓣指向，这对于雷达和现代蜂窝基站至关重要。 本部分特别强调了互易性原理在天线设计中的应用，并介绍了孔径天线（如反射面天线）的基本概念。 第五部分：现代通信系统中的电磁应用 在掌握了基础的电磁波产生与传播理论后，本书的最后一部分将这些知识应用于实际的现代通信场景中，展示理论如何指导系统性能优化。 我们探讨了匹配网络在实际天线馈电系统中的重要性，以及宽带天线的设计挑战。对于移动通信系统，我们分析了多径效应和衰落现象，并介绍了分集技术和智能天线（MIMO）等应对策略，这些都直接依赖于对电磁波在复杂环境中散射和传播的理解。 此外，本书还涉及了电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）的基础知识，解释了电路板设计、屏蔽技术和滤波技术如何控制不必要的辐射和接收敏感信号，确保系统的可靠性。 目标读者 本书适合高等院校电子工程、通信工程、物理学等专业的本科高年级学生及研究生作为教材或参考书。同时，它也是射频/微波工程师、天线设计人员以及从事无线系统集成和电磁兼容性分析的专业人士，获取系统性理论知识的理想读物。 --- 通过本书的学习，读者将不仅能够精通电磁场的数学描述，更能洞察电磁现象背后的物理机制，从而在设计、分析和优化现代通信系统中，做出科学且高效的工程决策。

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坦白说，我买这本书的初衷，更多的是因为它的名气，以及在一些专业论坛上被提及的频率。我本来就对天线领域有一定的好奇心，但又苦于找不到一本既系统又易于理解的入门教材。这本书，在我看来，就像是给那些想要进入天线设计这片“神秘领域”的探险家们绘制的一张详细的地图。它不像某些教材那样，上来就抛给你一大堆晦涩难懂的定义和定理，而是非常巧妙地将理论知识融入到实际的应用场景中。比如，它会用很多具体的例子来解释不同类型天线的结构和工作原理，让你在看到图纸的时候，脑海中能立刻浮现出它在现实世界中的样子。我印象最深的是关于辐射方向图的部分，以前我只知道有个概念，但这本书里对不同天线方向图的形状、增益、波瓣宽度等参数的详细分析，以及它们对实际通信性能的影响，让我对这个概念有了全新的认识。它不仅仅是在讲解理论，更是在培养你分析问题和解决问题的能力。有时候，我甚至会把它当作一个参考手册，在遇到设计难题的时候，翻开相关章节，总能从中找到一些启发和指引。这本书的价值，不仅仅在于它所包含的知识量，更在于它所传达的思维方式和解决问题的路径。

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我得说，这本书的阅读体验，绝对是物超所值的。我曾经花了很多钱去参加一些天线设计相关的培训课程，但相比之下，这本书所带来的启发和帮助，要大得多。它不是那种填鸭式的教学，而是鼓励你去思考，去探索。作者在书中反复强调了“理解”的重要性，而不是简单地“记住”。他会在讲解某个概念的时候，留出一些思考题，或者引导你进行更深入的联想。我最喜欢它对电磁场理论的讲解方式，虽然电磁场本身是一个非常抽象的概念，但作者通过一些非常直观的图示和类比，让我能够清晰地“看到”电磁场的动态变化，以及它如何与天线相互作用。这本书还包含了一些关于新型天线技术的前沿介绍，虽然我还没有完全深入理解，但它极大地拓宽了我的视野，让我了解到天线设计领域正在发生的深刻变革。我时常会把这本书推荐给我的同行，因为它不仅仅是一本技术书籍，更是一本能够激发你对科学探索热情和创造力的启迪之书。它让我明白，天线设计并非枯燥的工程技术，而是一门充满魅力的科学艺术。

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我必须承认，刚开始接触这本书的时候，我的内心是有些忐忑的。毕竟，天线设计听起来就是一个非常硬核的领域，我对自己的数学和物理基础并没有绝对的自信。然而，这本书给我带来的惊喜，远远超出了我的预期。作者的写作风格非常注重逻辑性和连贯性，每一章的知识点都是在前一章的基础上逐步展开的，这使得整个学习过程不会显得那么突兀。他善于使用一些形象的比喻来解释抽象的概念，比如在讲解史密斯圆图的时候，就用了一个非常生动的类比，让我一下子就理解了阻抗匹配的本质。而且，书中提供的公式和推导过程，虽然严谨，但并没有让人觉得遥不可及。作者会花很多篇幅解释每个公式的物理意义，以及它在实际应用中是如何体现的。我特别喜欢它在讲解某些经典天线设计案例时，不仅仅是给出设计结果，而是详细地分析了设计过程中的每一个权衡和取舍，以及为什么会做出这样的选择。这让我明白，设计天线不仅仅是套用公式，更是一种综合性的工程艺术。这本书让我对天线设计的理解，从“知其然”上升到了“知其所以然”的层面。

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这本书在我书架上已经存放了一段时间了，但我每次翻开它，都能有新的收获。我特别欣赏它在理论深度和实践指导之间的平衡。它不像某些纯理论的书籍那样，让你觉得高不可攀，而是紧密结合了实际的天线设计需求。比如，在介绍不同类型的传输线时，作者会详细分析它们在不同频率下的损耗和特性，以及如何根据实际的应用场景来选择合适的传输线。我最喜欢的部分是关于天线布局和环境影响的章节，这部分内容在很多教材中都可能被忽略，但它对实际的天线性能至关重要。书中详细讨论了附近物体、接地情况等因素如何影响天线的辐射效率和方向图，并给出了一些实用的优化建议。我之前在设计一个小型设备的天线时，就遇到了类似的问题，花了很长时间才找到原因。如果早点读到这本书，我相信我能少走很多弯路。这本书的优点在于，它不仅仅是知识的堆砌，更是经验的总结和智慧的传承。它让你明白，一个优秀的天线设计，不仅仅是理论公式的完美运用，更是对实际环境和应用需求的深刻理解。

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这本书，我大概花了几个月的时间断断续续地啃了下来。我得说，它绝对不是那种可以让你在通勤路上轻松翻几页的书。它更像是需要你放下一切，找个安静的角落，泡一杯浓茶，然后坐下来，心无旁骛地去钻研。当我第一次翻开它的时候，我被里面密密麻麻的公式和图表给震慑住了，一度怀疑自己是不是选错了书。但是，随着阅读的深入，我开始发现它在概念上的解释是如此的清晰，虽然一开始会觉得有点抽象，但作者总能用恰当的比喻和循序渐进的引导，让你逐渐茅塞顿开。尤其是关于阻抗匹配那一部分，我以前一直对它感到很困惑，总觉得是玄学，但这本书里对不同匹配方法的讲解，结合实际的电路分析，让我觉得原来它并不是那么难以理解。我还会时不时地拿出笔和纸，跟着书里的推导过程，自己动手演算一遍，那种亲手验证结果的成就感，是单纯阅读无法比拟的。这本书更像是为你搭建了一个坚实的理论框架，让你站在巨人的肩膀上，去理解和设计各种天线。它不是那种告诉你“怎么做”的书，而是告诉你“为什么这么做”的书，这对于我这种想要深入理解原理的人来说，简直是如获至宝。虽然偶尔也会被一些复杂的数学推导弄得头疼，但每次克服一个难点，都感觉自己的知识库又扩充了不少，对天线的理解又进了一层。

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