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出版者:科学

作者:顾继慧

出品人:

页数:413

译者:

出版时间:2008-2

价格:46.00元

装帧:

isbn号码:9787030209498

丛书系列:

图书标签:

• 微波
• 微波技术
• 微波电路
• 微波器件
• 射频技术
• 电磁场与微波
• 通信工程
• 电子工程
• 雷达技术
• 微波测量
• 高频电路

现代通信系统中的电磁波应用：从理论到实践 图书简介 本书深入探讨了现代通信系统中电磁波的实际应用，旨在为电子工程、通信工程、物理学等相关专业的学生、研究人员及工程师提供一本全面而深入的参考指南。全书结构严谨，内容涵盖了从电磁波的基本理论到复杂系统集成的前沿技术，力求在理论深度与工程实践之间架起一座坚实的桥梁。 第一部分：电磁场与波的理论基础 本书的开篇部分系统回顾了电磁场理论的基石——麦克斯韦方程组。我们详细阐述了在不同介质中电磁波的传播特性，包括平面波在自由空间、导体和介质中的行为。特别强调了坡印廷矢量在分析能量传输中的核心作用。 麦克斯韦方程组的微分与积分形式：深入解析了电场的产生、磁场的演化以及它们之间的相互关系，为后续的波导和天线理论奠定坚实的基础。 边界条件与反射/折射：详细分析了电磁波在不同材料界面上的反射和折射现象，引入了菲涅尔方程，并结合斯涅尔定律，探讨了全内反射在光纤通信中的重要意义。 电磁场中的能量、动量与信息：不仅仅关注波的传播，更着重于电磁波携带的信息量和能量密度，为理解通信系统的性能极限打下理论基础。 第二部分：传输线与电磁兼容性 在实际的电子系统中，电磁波需要通过特定的结构进行导引。本部分聚焦于传输线的理论和设计，这是所有高频电路和通信系统的基础。 传输线的等效电路模型：从集总参数模型（如RLC网络）过渡到分布参数模型，引入了特征阻抗、传播常数以及输入阻抗的概念。详细推导了特性的电压和电流分布，并讨论了无损耗和有损耗传输线的响应差异。 史密斯圆图的精妙应用：史密斯圆图作为一种强大的图形化工具，贯穿了本部分的讲解。我们详细展示了如何使用圆图进行阻抗匹配、反射系数的计算以及负载阻抗的转换。特别提供了大量实际工程案例，指导读者如何利用圆图优化高频电路的性能。 电磁兼容性（EMC）基础：随着电子设备集成度的提高，电磁干扰（EMI）日益成为一个关键问题。本章讨论了辐射发射、传导发射的机理，并重点介绍了屏蔽技术、接地设计和滤波器的应用，确保系统在复杂的电磁环境中稳定可靠地工作。 第三部分：导波结构与谐振腔 高频信号的有效传输依赖于精确设计的导波结构。本书对波导管、微带线等关键结构进行了详尽的剖析。 矩形波导与圆波导：系统推导了在不同边界条件下（TE、TM模式）的电磁场分布，计算了截止频率和导波波速。分析了波导的色散特性及其对脉冲信号传输的影响。 微带线与带状线：作为现代电路板（PCB）设计中最常用的传输线结构，微带线和带状线的有效介电常数、特征阻抗的精确计算方法是本书的重点。我们引入了准静态近似和全波数值方法（如有限元法）的初步概念，以应对复杂几何结构带来的挑战。 谐振腔的应用：详细分析了矩形和圆柱形谐振腔的本征频率和Q值。这些结构是实现滤波器、振荡器和功率放大器中频率选择性元件的核心，本书通过实例展示了如何根据特定频率要求设计谐振腔尺寸。 第四部分：天线理论与设计 天线是实现空间电磁波发射和接收的“窗口”。本部分集中于天线的基本参数、辐射特性和常用类型的设计。 天线基本参数：深入解析了天线的辐射方向图、最大辐射方向、增益、有效辐射功率（ERP）和有效面积（EA）。着重阐述了有效辐射功率与输入功率和天线增益之间的定量关系。 线源与振子天线：从最基础的半波长偶极子天线开始，推导了其远场辐射特性。随后扩展到线电流元的辐射场，并讨论了阵列天线的方向性因子及其对波束赋形的影响。 孔径天线与高增益天线：详细介绍了喇叭天线和反射面天线（如抛物面天线）的工作原理，重点分析了孔径效率、波束宽度与天线尺寸之间的关系。 现代微带贴片天线：由于其轻薄、易于集成等优点，贴片天线在移动通信中应用广泛。本书提供了不同贴片形状（方形、圆形）的尺寸计算方法，并讨论了提高带宽的常用技术，如多层结构和介质加载。 第五部分：噪声、调制与现代通信链路分析 电磁波不仅用于传输信息，其携带信息的载体——信号——也受到噪声的严重影响。本部分将理论分析与实际的通信链路性能联系起来。 通信中的噪声理论：系统阐述了热噪声、散粒噪声等常见噪声源的统计特性，引入了功率谱密度和噪声因子（Noise Figure）的概念。对接收机前端的低噪声放大器（LNA）设计提出了高要求。 线性与非线性调制：全面覆盖了模拟调制（AM, FM, PM）和数字调制技术（ASK, FSK, PSK, QAM）。通过星座图和功率谱密度分析，对比了不同调制方式在频谱效率和抗噪声能力上的优劣。 通信链路的性能评估：结合之前所有的理论知识，本书构建了一个完整的通信链路模型。详细推导了信噪比（SNR）与误码率（BER）之间的关系，指导读者如何根据所需的通信距离和数据速率，合理选择发射功率、天线增益和接收机灵敏度。 本书在内容组织上力求逻辑连贯，从基础的物理定律出发，逐步推演到复杂的系统设计，并通过丰富的工程实例和习题，确保读者能够掌握将电磁波理论应用于解决实际通信工程问题的能力。

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我选择这本书，纯粹是因为我对“微波”这个词语本身所蕴含的能量和速度感有着一种莫名的向往。它让我想起那种瞬间传递、高效运转的感觉，这与我所追求的工作和生活节奏不谋而合。我渴望了解，究竟是什么样的技术，能够实现如此快速的信息传递和能量传输？这本书是否会深入浅出地解释微波的产生机制，以及它为何能够以如此高的频率传播？我特别希望书中能有一些关于微波在日常生活中的具体应用，比如，微波炉的加热原理，它又是如何做到快速而均匀地加热食物的？或者，在通信领域，微波技术是如何实现我们今天习以为常的无线网络和手机信号的？如果书中还能探讨一些微波在医疗、科研等领域的应用，比如微波消融术或者微波辅助化学反应，那对我来说会是非常新颖和有吸引力的内容。我期待这本书能够给我带来一种“豁然开朗”的感觉，让我对这个看似神秘的领域有一个更直观、更深刻的理解。

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坦白说，我选择这本书更多的是出于对“技术改变生活”这一理念的认同，以及对微波技术潜在的社会影响力的遐想。我们现在生活在一个信息爆炸的时代，数据的传输速度和效率至关重要，而微波技术在其中扮演着不可或缺的角色。我希望这本书能够展现出微波技术是如何支撑起我们如今便捷通讯网络的，比如5G技术背后是否就有微波技术的深度参与？它又如何在国防、航空航天等领域发挥着至关重要的作用？我期待书中能有一些关于微波技术发展历史的介绍，以及对未来发展趋势的展望。比如，随着科技的不断进步，微波技术是否会有新的突破？它是否会催生出我们现在还无法想象的新型应用？我希望这本书不仅仅是枯燥的理论堆砌，更能引发我对技术革新和社会进步的思考。它是否会让我对未来科技的发展有一个更清晰的认知？我期待它能像一本思想的启迪者，让我跳出日常的琐碎，去仰望那些塑造我们世界的宏大技术图景，并从中汲取前进的动力和灵感。

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我拿起这本书，更多的是出于一种对未知领域的好奇心，以及对微波技术这种“看不见却无处不在”的力量的敬畏。它涉及到我们生活的方方面面，从早餐的加热到远方的通讯，微波的身影无处不在。这本书是否会为我揭示微波的奥秘？它是否会从电磁波的基本理论讲起，然后逐步引申到微波的特性和应用？我尤其希望能看到书中对微波在不同领域应用的具体介绍，比如，它在军事雷达中的作用，在卫星通信中的地位，甚至在天文学研究中的贡献。我希望这本书能够用一种引人入胜的方式，讲述微波技术的发展历程，以及那些在微波领域做出杰出贡献的科学家们的故事。我期待这本书能够不仅仅是一本技术手册，更是一本关于科学探索和技术创新的故事集，它能够激发我更深入地去探索这个充满魅力的技术世界，并从中获得启发和思考。

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我对这本书的期待，主要是希望它能够为我打开一扇通往更广阔技术世界的大门。微波技术，听起来就带着一股科技感，仿佛与高科技的设备和前沿的研发紧密相连。我一直对那些驱动现代社会运转的“幕后英雄”感到好奇，而微波技术，无疑就是其中之一。这本书是否会从基础的物理原理出发，解释微波的本质？它又如何被巧妙地应用在各种设备和系统中？我特别希望书中能够包含一些实际工程应用的案例，比如，雷达系统是如何工作的？微波通信如何实现远距离的数据传输？如果还能深入探讨一些微波器件的设计原理，例如微波发生器、滤波器等，那将是对我来说非常有价值的内容。我期待这本书能够用清晰易懂的语言，将复杂的科学概念具象化，让我能够真正理解微波技术在各个领域的具体作用和重要性，从而激发我对相关领域的学习兴趣，甚至考虑未来的职业发展方向。

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这本书的封面设计真的很吸引人，深邃的蓝色背景搭配简洁有力的标题“微波技术”，让人一眼就能感受到这门学科的神秘与前沿。我一直对那些看不见却能深刻影响我们生活的技术充满好奇，而微波，无疑是其中一个绕不开的关键。从手机通信到家用微波炉，再到更高端的雷达、卫星等领域，微波的应用可谓无处不在。这本书的出现，恰好满足了我对这些技术背后原理的好奇心。我渴望了解微波是如何产生的？它的传播特性又是怎样的？我们又是如何利用这些特性来构建现代社会的？这本书是否会从基础的电磁波理论讲起，逐步深入到微波的产生、传输、接收以及各类应用？我尤其希望能看到一些生动的案例分析，比如，微波炉是如何加热食物的？雷达系统是如何探测目标的？如果书中能够配有清晰的图示和详细的公式推导，那对我这个技术爱好者来说，无疑是雪中送炭。我期待这本书能像一位经验丰富的向导，带领我穿越微波技术的神秘领域，揭开它层层迷雾，让我对这个看似抽象的学科有一个系统而深刻的认识。

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