具体描述
深入理解电磁波的奥秘：一部关于现代通信系统基础理论的权威著作 图书名称： 《电磁波的传播与接收：现代通信系统的核心原理》 书籍定位与目标读者： 本书并非一本关于基础天线设计的入门读物，而是聚焦于支撑现代无线通信体系的宏大理论框架——电磁波的产生、传播机制、以及信号在复杂环境下的接收与解调过程。本书面向的读者群体是具备一定高等数学和基础物理学背景的电子工程专业学生、通信工程师、射频（RF）系统设计人员，以及希望深入理解无线通信物理层原理的研究人员。它旨在填补传统电路理论与实际无线系统性能之间的鸿沟，提供一套严谨且实用的理论工具。 核心内容概述： 本书内容结构严谨，逻辑清晰，共分为六大部分，共十五章。每一章都建立在前一章的理论基础上，逐步深入到现代通信系统设计中最关键的物理学挑战。 第一部分：电磁场理论的复习与深化（第1-3章） 本部分首先回顾了麦克斯韦方程组在时域和频域中的应用，重点强调了其在描述波动现象中的核心地位。我们不再将电磁场视为抽象概念，而是将其与实际的电磁波（自由空间波）的产生机制紧密联系起来。 第1章：麦克斯韦方程组的物理诠释与边界条件 详细阐述了在不同介质界面（如空气与导体、介质与介质）处电场和磁场分量的连续性与突变关系。通过对坡印廷矢量（Poynting Vector）的深入分析，确立了能量流动的基本概念，这是后续讨论信号衰减和路径损耗的基础。 第2章：平面波在理想介质中的传播特性 聚焦于平面波在无损、均匀介质中的传播，精确推导了波阻抗（Intrinsic Impedance）、相移常数和传播常数。通过大量实例，展示了不同介质（如真空、水、特定电介质）对电磁波速度和方向的影响。 第3章：电磁波的反射、折射与极化 本章是理解信号路径损失的关键。详细分析了垂直极化波和水平极化波在两种不同介质界面上的菲涅尔反射系数（Fresnel Coefficients）和透射系数。引入了斯涅耳定律（Snell's Law）的电磁学解释，并详细讨论了电磁波的线极化、圆极化和椭圆极化的数学描述及其在通信链路中的意义。 第二部分：电磁波在实际环境中的传播模型（第4-7章） 现代通信的挑战在于“非理想”环境。本部分将理论的平面波模型扩展到真实世界的复杂场景，特别是地面传播和散射效应。 第4章：自由空间传播损耗的精确计算 虽然天线设计常涉及此，但本章从传播学的角度出发，导出了著名的自由空间路径损耗（FSPL）公式。重点在于理解功率密度随距离的平方反比关系，并引入了Friis传输方程的物理推导，强调发射功率与接收功率之间的能量平衡。 第5章：地面传播模型：反射与绕射 本章深入探讨了欧简模型（Two-Ray Ground Reflection Model），分析了地表反射对信号强度的影响，特别是相消干涉（Nulls）的产生。随后，引入了基尔霍夫绕射理论（Kirchhoff Diffraction Theory）的近似应用，解释了信号如何绕过障碍物传播，为城市环境中的信号建模奠定基础。 第6章：对流层与电离层的传播效应 针对超视距（Beyond Line-of-Sight, BLOS）通信，本章详细分析了大气折射对传播路径的影响，引入了有效地球半径的概念。对于电离层，重点讨论了其对高频（HF）无线电波的反射机制（Skip Zones, M-distances），以及法拉第旋转效应在卫星通信中的体现。 第7章：散射、衰落与多径效应 多径传播是导致无线信道衰落（Fading）的根本原因。本章从统计物理学的角度，介绍了瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rician）衰落模型的数学基础。重点分析了时间弥散（Time Dispersion）和相干带宽（Coherence Bandwidth）的概念，为理解多径对数字信号的影响做铺垫。 第三部分：信号的接收与噪声处理（第8-10章） 高效的信号接收依赖于对接收前端的精确理解，尤其是在噪声环境中提取有用信息的能力。 第8章：接收机的基本结构与性能指标 本章系统地分析了超外差接收机和直接变频接收机的架构，重点对比了它们的优缺点（如镜像抑制、动态范围）。关键性能指标，如噪声系数（Noise Figure, NF）、三阶交截点（IP3）和饱和功率点（P1dB），被赋予了严格的物理意义。 第9章：热噪声与系统噪声分析 详细分析了系统中的各种噪声源（电阻热噪声、器件散粒噪声、闪烁噪声）。通过对噪声系数的逐级计算，读者将掌握如何量化系统整体噪声对通信链路信噪比（SNR）的贡献。 第10章：香农-哈特利定理与信道容量 虽然是信息论范畴，但本章将其置于物理层背景下。精确推导了香农信道容量公式，并结合前面对信道衰落和噪声的分析，阐述了在特定物理信道条件下，理论上能达到的最大可靠传输速率的限制。 第四部分：调制技术对传播特性的影响（第11-12章） 本部分探讨了如何通过有效的调制方案来应对传播信道带来的挑战。 第11章：模拟与数字调制方案的物理实现 深入分析了振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）的频谱特性。对于数字调制，重点分析了ASK, FSK, PSK, QAM等方案的功率谱密度（PSD），以及它们在受限带宽信道中的抗干扰能力。 第12章：带宽效率与频谱效率的权衡 通过计算不同调制方式的功率谱带宽与数据速率之间的关系，探讨了频谱效率（Bits/s/Hz）的物理极限。分析了高阶QAM方案在低噪声环境下相对于低阶方案的优势与劣势。 第五部分：电磁兼容性（EMC）与系统级考量（第13-14章） 有效的通信系统必须在复杂的电磁环境中稳定运行。 第13章：电磁干扰（EMI）的耦合机制 详细描述了串扰（Crosstalk）、辐射发射（Radiated Emission）和传导发射（Conducted Emission）的三种主要耦合路径：传导耦合、辐射耦合和电容/电感耦合。这部分内容直接关系到如何在电路板布局和设备集成中避免自干扰。 第14章：屏蔽、接地与滤波的基本原理 从电磁波的反射和吸收理论出发，解释了法拉第笼的有效性。系统阐述了高频接地技术（如单点接地、多点接地）的适用性，并介绍了电磁屏蔽材料的选择标准。 第六部分：现代通信中的前沿传播挑战（第15章） 第15章：毫米波（mmWave）传播与视距限制 聚焦于5G及未来通信面临的挑战。分析了毫米波频段（如28GHz, 39GHz）的极高路径损耗，以及气体吸收（特别是氧气和水蒸气）对传播距离的限制。探讨了波束赋形（Beamforming）在克服高路径损耗中的电磁学基础。 总结： 本书《电磁波的传播与接收：现代通信系统的核心原理》旨在提供一个坚实的电磁学和传播学基础，使读者能够从物理层面理解无线通信系统中所有关键性能指标的来源和限制，从而设计出更稳健、更高效的射频系统，而非仅仅停留在应用和配置层面。全书侧重于原理推导和物理机制的阐述，理论深度远超一般的应用指南。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有