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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math

作者:Merrill Skolnik

出品人:

页数:772

译者:

出版时间:2002-12-20

价格:$ 296.06

装帧:Hardcover

isbn号码:9780072881387

丛书系列:

图书标签:

• 教材
• 天线
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• 雷达系统
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• 微波工程
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• 雷达原理

《电磁波应用技术概论：从基础理论到前沿探索》 内容概要 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨电磁波在现代工程与科学中的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的电磁场理论、波的传播特性，到尖端技术如智能传感、通信网络优化以及高频电路设计等多个维度。本书的叙事风格侧重于工程实践与理论深度并重，旨在培养读者应用电磁波原理解决实际问题的能力。 全书共分为六大部分，近二十章，内容覆盖面广，深度适中，力求在理论的严谨性和工程的可操作性之间找到最佳平衡点。 --- 第一部分：电磁场与波的物理基础（第1-3章） 本部分是理解后续所有应用的基础，重点回顾并深化了麦克斯韦方程组在时域和频域中的表现形式。 第1章：静电场与静磁场回顾：首先回顾了库仑定律、高斯定律、安培环路定律和法拉第感应定律，并引入了矢量分析的必要性。重点讨论了边界条件（Perfect Electric Conductor, PEC 和 Perfect Magnetic Conductor, PMC）在实际问题简化中的应用。深入分析了电磁场中的能量密度和功率流概念，为后续的波传播分析打下基础。 第2章：麦克斯韦方程组的动态形式与波动性：将静场方程推广到时变场，推导出亥姆霍兹方程和波动方程。详细探讨了平面波在无损介质（如自由空间、理想介质）中的传播特性，包括波阻抗、相位常数和传播常数。特别分析了电场和磁场之间的相位关系及能量传输方向（坡印廷矢量）。 第3章：导波与传输线理论基础：讨论了电磁波在有限边界下的行为。首先介绍了传输线理论，分析了史密斯圆图（Smith Chart）在高频阻抗匹配中的应用，包括串联和并联元件的使用。随后深入到导波理论，详细分析了矩形波导（Rectangular Waveguide）中的主模（TE10）和高次模的截止频率计算。探讨了介质波导（Dielectric Waveguides）的特性，并引入了表面波（Surface Waves）的概念及其在集成电路中的影响。 --- 第二部分：电磁波的散射与辐射（第4-6章） 本部分聚焦于电磁波如何从一个源点发出并传播，以及如何与目标物发生相互作用。 第4章：天线基础理论：系统地介绍了天线作为能量转换器的基本作用。定义了天线的基本参数，如辐射方向图（Radiation Pattern）、有效面积、输入阻抗和效率。详细分析了偶极子天线（Dipole Antenna）和环形天线（Loop Antenna）的近场和远场特性。引入了功率增益的概念，并区分了绝对增益和相对增益。 第5章：天线阵列与合成孔径：探讨了如何通过多个天线的组合来控制波束的方向和宽度。分析了均匀直线阵列（Uniform Linear Array）的导向矢量和主瓣/旁瓣比。深入介绍了相控阵（Phased Arrays）的基本原理，包括移相器和时间延迟对波束指向的影响。最后简要介绍了合成孔径的基本概念，为后续的成像技术铺垫。 第6章：电磁散射理论：研究电磁波与非理想导体或复杂结构相互作用的现象。引入了散射截面（RCS）这一核心指标，并讨论了其在目标识别中的重要性。分析了在不同尺度下的近似解法，如瑞利散射（Rayleigh Scattering）和小目标的几何光学近似（Geometrical Optics, GO）。对于中等尺寸目标，介绍了菲涅耳-基尔霍夫衍射理论在近似计算中的应用。 --- 第三部分：高频电路与无源器件（第7-10章） 本部分将理论知识应用于实际的射频和微波电路设计中。 第7章：S参数与网络分析：详细阐述了S参数（Scattering Parameters）在描述高频网络中的优越性，解释了其物理意义及测量方法。通过S参数矩阵的转换，推导了功率增益（$G_T$, $G_P$）、噪声系数（Noise Figure）和反射系数等关键参数。重点讲解了如何利用S参数进行稳定性分析（$K$因子和$mu$因子）。 第8章：高频匹配网络设计：讨论了如何在不同阻抗端口间实现最大功率传输。系统地讲解了单级和多级匹配网络的设计流程，包括使用LC谐振回路和匹配变压器。通过史密斯圆图的实际操作，演示了如何设计宽带匹配和窄带匹配电路。 第9章：微波无源器件：分析了几种关键的无源器件。对集总元件（如寄生电感和电容）在高频下的表现进行了建模。详细分析了耦合线（Coupled Lines）、分支线耦合器（Branch-line Couplers）和混合耦合器（Hybrid Couplers）的工作原理、插入损耗和隔离度。介绍了滤波器的类型（巴特沃线、切比雪夫、椭圆滤波器）及其在特定带宽内的响应设计。 第10章：有源器件与线性化分析：本章侧重于晶体管在高频下的等效电路模型（如$E$-model和$S$参数模型）。分析了双极型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）在高频下的增益限制和噪声特性。介绍了晶体管的偏置设计原则，并探讨了线性放大器（如共源、共基、共集电极结构）的跨频特性。 --- 第四部分：电磁波在传感与成像中的应用（第11-14章） 本部分将重点放在如何利用电磁波的特性来探测和描绘环境。 第11章：基础成像原理：阐述了电磁波成像的基本框架，即将测量的信号（如反射强度、相位延迟）反演为目标物的空间分布。介绍了傅里叶变换在重建二维图像中的基础作用。讨论了成像系统的分辨率限制，包括远场和近场成像的差异。 第12章：高分辨率成像技术：重点介绍基于相干波的成像技术。详细分析了脉冲压缩（Pulse Compression）技术在提高测距分辨率中的作用，包括线性调频（Chirp）信号的设计与匹配滤波。引入了合成孔径技术（SAR）的基本几何结构、数据采集过程和基本的后向投影（Back-Projection）算法。 第13章：电磁波在介质内的探测：关注电磁波穿透非金属或非导体材料的应用。分析了电磁波在损耗性介质（如土壤、人体组织）中的衰减和相移特性。讨论了用于地下探测（如地质雷达，GPR）的超宽带（UWB）脉冲的特点及其信号处理流程。 第14章：被动电磁环境监测：介绍不主动发射信号，仅接收和分析环境中的电磁辐射的技术。包括频谱监测、信号截获与识别（SIGINT）的基本流程。讨论了如何利用方向性天线和超分辨算法对复杂电磁环境中的多个信号源进行定位和角度估计（Angle of Arrival, AoA）。 --- 第五部分：高级传播环境分析（第15-17章） 本部分深入探讨电磁波在复杂和非理想环境中的行为。 第15章：传输线上的损耗与噪声：详细分析了传输线（如同轴线、微带线）中的介质损耗和导体损耗，并建立了随频率变化的衰减模型。引入了传输线上的随机噪声源（如热噪声），并分析了这些噪声如何在系统中叠加并影响信噪比（SNR）。 第16章：反射与透射：边界条件深化：超越理想导体，深入分析电磁波在不同介质界面上的反射和透射系数。详细讨论了菲涅耳方程（Fresnel Equations）在不同极化方向下的应用。引入了表面阻抗的概念来描述非完美导体表面的行为，并结合史密斯图分析了表面反射对电路性能的影响。 第17章：电离层与大气传播：研究电磁波在地球大气层中的长距离传播特性。分析了电离层对低频（HF）波段的反射和折射机制，包括对波速和时延的影响。讨论了对流层中由于大气折射、多径效应（Multipath）导致的信号衰落和相干叠加问题。 --- 第六部分：电磁兼容性与安全（第18-20章） 本部分关注工程实践中必须考虑的电磁环境的质量和对人体的安全性。 第18章：电磁兼容性（EMC）原理：阐述了电磁兼容性的基本要求，即设备既能抵抗外界干扰，又不向外辐射过量的电磁能量。分析了主要的耦合机制：传导耦合（Conduction Coupling）和辐射耦合（Radiation Coupling）。重点讨论了屏蔽（Shielding）的理论基础——反射损耗和吸收损耗的计算。 第19章：接地与布线技术：针对PCB设计中的实际问题，详细分析了不同接地方式（单点接地、多点接地）的优缺点和适用场景。讨论了信号回流路径（Return Path）的控制对高频信号完整性的影响，以及电源完整性（Power Integrity, PI）中去耦电容的布局与选型。 第20章：生物效应与防护：探讨了强电磁场对人体组织的热效应和非热效应。介绍了国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）等机构制定的暴露限值，并解释了功率密度、比吸收率（SAR）等关键指标的物理含义。最后，讨论了工程设计中如何通过合理布局和外壳设计来满足EMF安全要求。 --- 适用对象 本书适合于电子工程、通信工程、物理学等相关专业的高年级本科生和研究生，以及从事射频（RF）、微波（Microwave）、电磁兼容性（EMC）和高频系统设计工作的工程师和研究人员。它既可作为高级课程的教材，也可作为工程师深入自学的专业参考手册。

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这本书绝对是我在雷达领域遇到的最令人印象深刻的入门读物之一。它的内容组织方式堪称教科书级别的典范，从最基础的概念讲起，循序渐进地引导读者理解雷达系统的核心原理。我特别欣赏作者在解释那些看似复杂的数学公式时，并没有生硬地堆砌，而是通过清晰的物理图像和直观的类比来辅助理解。例如，在介绍脉冲压缩技术时，书中详细阐述了如何通过匹配滤波来提升雷达的分辨率和信噪比，并且配以大量的图示，这对于我这种初学者来说，简直是福音。此外，书中对不同类型雷达（如脉冲多普勒雷达、连续波雷达等）的优缺点、适用场景进行了细致的对比分析，这让我能够快速建立起对雷达技术多样性的认知。它并非仅仅停留在理论层面，而是巧妙地融入了许多实际应用案例，比如气象雷达、空管雷达等，让我能够真切地感受到雷达技术在现实世界中的重要作用。总而言之，这本书为我打开了雷达世界的大门，让我对这个领域产生了浓厚的兴趣，并为我后续深入学习打下了坚实的基础。

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坦白说，在翻开这本书之前，我对雷达系统知之甚少，甚至觉得它是一个极其枯燥且高深的领域。然而，这本书彻底颠覆了我的认知。作者以一种极其生动有趣的方式，将雷达的神秘面纱层层揭开。最让我惊喜的是，书中并没有充斥着晦涩难懂的专业术语，而是用一种非常接地气的方式来解释概念。比如，在讲解雷达天线的基本原理时，作者巧妙地运用了“声呐”作为类比，让我一下子就理解了波束形成和扫描的道理。而关于多普勒效应的讲解，更是通过一个简单的例子，让我瞬间领悟了雷达如何测量目标的速度。书中的图表设计也非常精良，简洁明了，能够直观地展示复杂的原理。我尤其喜欢书中对雷达应用场景的描绘，从军事侦察到民用导航，再到科学探测，让我看到了雷达技术无处不在的巨大能量。这本书的阅读体验非常流畅，让人不知不觉地沉浸其中，想要一探究竟。

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这是一本在雷达系统领域具有里程碑意义的著作，其深度和广度都令人赞叹。虽然书名定位为“入门”，但其内容的丰富性远超一般入门级教材。作者对雷达信号处理的讲解尤其到位，详细剖析了信号在发射、传播、接收过程中的各个环节，以及如何通过各种算法来提取目标信息。我印象最深的是关于目标散射截面（RCS）的章节，里面不仅介绍了RCS的定义和影响因素，还通过实例说明了如何估算不同形状和材质的目标的RCS，这对于理解雷达的探测能力至关重要。书中关于雷达方程的推导和应用也极其详尽，作者一步步地展示了如何从基本物理原理出发，构建出能够预测雷达探测距离和性能的数学模型。此外，书中对雷达干扰和抗干扰技术也有着独到的见解，这在日益复杂的电磁环境中尤为重要。虽然某些章节的数学推导需要一定的基础，但总体而言，这本书的逻辑清晰，论证严谨，是一本值得反复研读的宝藏。

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《Introduction to Radar Systems》这本书，如同一位经验丰富的老者，循循善诱地向我传授着雷达系统的奥秘。它并非那种一上来就灌输大量公式和定理的教材，而是更注重于培养读者对雷达系统整体结构的理解和对关键技术原理的掌握。书中关于目标探测和跟踪的章节，对我来说是收获最大的部分。作者详细阐述了雷达如何通过发射电磁波并接收回波来探测目标，并对各种探测算法进行了深入的介绍，包括点迹关联、航迹平滑等。这些内容让我对雷达在目标识别和跟踪方面的能力有了更深刻的认识。另外，书中对雷达硬件设计的一些基础知识也有涉及，例如收发机的组成、天线的设计原则等，虽然不求深入，但足以让我对外围设备有一个基本的概念。整本书的语言风格比较严谨，但又不失逻辑性和条理性，读起来让人有种豁然开朗的感觉。

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作为一名对雷达技术充满好奇的初学者，我被《Introduction to Radar Systems》这本书深深吸引。它不像某些技术书籍那样冷冰冰，而是充满了人文关怀和启迪性。作者在开篇就点明了雷达技术的发展历史和其在现代社会中的重要地位，这为我建立了一个宏观的认识框架。随后，书中对雷达系统各个组成部分的讲解，都带有强烈的逻辑性和目的性。我特别喜欢关于信号发射和接收的章节，作者将复杂的电磁学原理用相对易懂的方式表达出来，让我能够理解为什么雷达要发射特定频率的信号，以及为什么接收到的回波包含了如此丰富的信息。书中对杂波抑制的介绍，让我明白了雷达在复杂环境下如何“看见”目标。总而言之，这本书的魅力在于它能够激发读者的探索欲，让我不仅仅停留在“是什么”，更能理解“为什么”，并对雷达技术产生了更深层次的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

even better than that "Fundamentals of Radar Signal Processing"

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