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出版者:

作者:Dybdal, Robert

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:2009-6

价格:$ 112.94

装帧:

isbn号码:9780071609180

丛书系列:

图书标签:

• 卫星通信
• 天线
• 微波技术
• 无线通信
• 电磁场
• 天线设计
• 卫星轨道
• 信号传播
• 通信工程
• 天线测量

现代光学成像技术与应用 作者：[虚构作者姓名] 出版社：[虚构出版社名称] 出版年份：[虚构年份] --- 内容简介： 本书深入探讨了现代光学成像技术的理论基础、关键组件、先进算法及其在多个前沿领域的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了从经典几何光学到复杂衍射理论，再到前沿计算成像的完整知识体系，旨在为光学工程师、科研人员以及高年级本科生提供一本全面且深入的参考手册。 第一部分：光学成像的物理基础与系统概述 本部分首先回顾了电磁波在介质中的传播规律，重点阐述了光的波动性和粒子性在成像过程中的体现。我们详细解析了几何光学的基本定律，包括光的折射、反射、焦点的形成以及像差的初步概念。随后，章节转向更精确的波动光学，深入探讨了夫琅禾费衍射（Fraunhofer Diffraction）和菲涅耳衍射（Fresnel Diffraction）的数学模型，这是理解高分辨率成像极限的关键。 核心内容聚焦于光学成像系统的设计与性能评估。我们详细分析了镜头系统的基本参数，如焦距、光圈数（f-number）、视场角（Field of View, FoV）和放大率。尤其重要的是，本书对点扩散函数（Point Spread Function, PSF）和调制传递函数（Modulation Transfer Function, MTF）进行了详尽的论述，这些工具是量化系统成像质量和分辨率的基石。本部分还系统性地对比了折射式、反射式以及折反射式（如施密特-蔡司系统）望远镜和显微镜的优缺点及其在不同应用场景下的适用性。 第二部分：先进光学元件与探测技术 现代成像系统的性能突破往往依赖于新型光学元件和高效的探测器。本章详细介绍了微纳光学元件的设计与制造，包括衍射光学元件（DOE）、超表面（Metasurfaces）和自由曲面（Freeform Optics）的设计原理。我们探讨了如何利用这些元件来校正传统球面镜难以克服的像差，并实现紧凑化、集成化的光学模组。 在探测技术方面，本书全面覆盖了主流的光电探测器。我们深入分析了电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器的工作原理、噪声来源（如暗电流、读出噪声）及其量子效率（QE）的优化策略。此外，对于红外成像和高动态范围（HDR）成像，我们专门设立了章节，讨论了InGaAs、HgCdTe等特殊材料探测器的特性，以及多帧合成和对数传感器的应用。 第三部分：计算成像与图像重建算法 随着计算能力的飞速发展，成像已不再局限于传统的光学物理过程。本部分是本书的亮点之一，系统介绍了计算成像（Computational Imaging）的核心思想，即通过对光场或波前的编码与解码来实现超越传统系统的成像能力。 我们详细阐述了计算层析成像（Computational Tomography）的理论基础，包括X射线CT、光声层析成像（PAI）和电阻抗成像（EIT）中的重建算法，如滤波反投影（FBP）和迭代重建方法（如SIRT、OS-EM）。 对于光场成像（Light Field Imaging），本书剖析了Lytro等相机的系统架构，并详细推导了基于微透镜阵列（MLA）的光线追踪与光场重建算法，展示了如何实现对焦面的后处理合成。 此外，本书还涵盖了压缩感知（Compressed Sensing, CS）在快速成像中的应用。我们从数学角度解释了感知矩阵的设计、基函数选择（如小波基）以及基于$ell_1$范数最小化的重建算法（如OMP、Basis Pursuit）。这使得我们能够在远低于奈奎斯特采样率的情况下，高保真地捕获稀疏信号。 第四部分：特殊应用与前沿交叉领域 本章将理论知识应用于实际的工程挑战中，展示了光学成像技术在多个高精尖领域的最新进展。 首先，在显微成像方面，我们探讨了超越衍射极限的技术，特别是受激发射耗竭（STED）、结构光照明显微镜（SIM）以及单分子定位显微镜（PALM/STORM）的工作机理和数据处理流程。这些方法极大地拓宽了生物医学成像的分辨率。 其次，针对遥感与天文观测，本书重点讨论了自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统。我们详细解析了波前传感器（如Shack-Hartmann）的工作原理、变形镜（Deformable Mirror）的驱动方式以及闭环控制算法（如Zernike多项式展开和胡椒椒算法），以实时校正大气湍流引入的像差。 最后，我们探讨了深度学习在成像中的融合。这包括使用卷积神经网络（CNN）进行去噪、超分辨率重建（Super-Resolution, SR）、以及直接从编码测量值到清晰图像的端到端映射。这些技术的出现正在颠覆传统的光学系统设计范式，使得硬件设计可以更加灵活和容错。 --- 本书特点： 1. 理论与实践并重： 每一核心概念都辅以详细的数学推导和实际的工程案例分析。 2. 覆盖面广： 兼顾经典光学成像（如MTF分析）和现代计算成像（如光场与深度学习），适合多学科背景的读者。 3. 前沿性强： 深入探讨了超表面、自适应光学和基于AI的重建等当前研究热点。 4. 图表丰富： 包含大量系统结构图、仿真结果图和MTF曲线对比图，便于直观理解复杂概念。 目标读者： 光学工程、精密仪器、物理电子学、生物医学工程领域的研究生、博士生、以及从事光学系统设计与算法开发的高级工程师。

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我最近翻阅了《通信卫星天线》这本书，虽然我并非直接的专业人士，但我对天线技术在现代通信中的核心地位一直抱有浓厚的兴趣。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往那个隐藏在轨道上的精密世界的大门。我被书中对于不同类型天线的设计理念所吸引，特别是那些为克服地球大气干扰和实现远距离信号传输而精心打造的复杂结构。作者并没有回避那些深奥的电磁学原理，而是用一种循序渐进的方式，将复杂的概念剖析得清晰易懂，让我这个门外汉也能窥见其中的精妙。举例来说，书中对于相控阵天线的部分，详细阐述了如何通过电子扫描来改变波束方向，这在通信卫星的应用场景中，无疑是极具革命性的。它不仅仅是技术的堆砌，更是一种思维方式的展示，如何将物理定律巧妙地转化为解决实际通信难题的方案。我尤其欣赏书中对天线在极端环境下的适应性分析，比如太空中的高辐射和温度变化，这些细节的呈现，让我对通信卫星的可靠性和稳定性有了更深刻的认识。总的来说，这本书虽然深入探讨了技术细节，但其叙事方式却充满了引人入胜的魅力，让我对通信卫星天线这一领域产生了全新的敬畏之情。

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我一直对《通信卫星天线》这本书的探讨范围感到好奇，它似乎触及了现代通信的方方面面。我被书中对不同通信应用场景下天线选择的分析所打动。比如，在为高轨道卫星设计天线时，如何克服信号衰减和延迟；而在为低轨道星座设计天线时，如何处理快速移动带来的多普勒效应。书中对这些问题的深入探讨，展现了天线设计并非一成不变，而是需要根据具体的应用需求进行高度定制化的。我特别欣赏书中关于天线布局和集成方面的讨论，它不仅仅是单个天线的设计，更是如何在有限的空间内，巧妙地布置多个天线，以实现多频段、多功能的通信需求。书中对干扰抑制和抗噪性能的分析，也让我意识到了在复杂的电磁环境中，维持通信链路的稳定性是多么重要。读完这本书，我感觉自己对通信卫星天线这个领域有了更宏观、更深入的理解，它不仅仅是冰冷的科学技术，更是连接世界、驱动创新的关键力量。

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作为一名对天文学和空间探索充满好奇心的爱好者，我一直对将信号跨越数万公里的通信卫星背后的技术感到惊叹。当我拿到《通信卫星天线》这本书时，我期待的是一个宏观的概述，但这本书显然走得更远。它不是简单地罗列天线种类，而是深入剖析了每种天线在特定通信场景下的优劣势，以及它们的设计演变历程。我发现书中对于高增益天线的讲解尤为精彩，它不仅仅是关于如何提升信号强度，更是关于如何在有限的能量消耗下，实现更远、更稳定的通信链路。读到关于反射面天线的设计时，书中对于抛物面、馈源位置以及副瓣抑制的详细论述，让我对这些看似简单的形状背后蕴含的复杂计算和精密工艺有了新的认识。我特别喜欢作者在书中插入的一些历史性的案例研究，比如早期通信卫星天线的探索过程，以及它们如何一步步克服技术瓶颈，最终实现商业化和普及。这种结合历史与技术的方法，让这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于人类如何通过智慧和创新，跨越时空界限的史诗。它让我看到了技术进步的艰辛与伟大。

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我是一名初涉通信工程领域的学生，对于《通信卫星天线》这本书，我的评价是：它是一本极其有价值的学习资源，但同时也需要读者具备一定的基础知识。书中对天线理论的讲解非常详尽，从基本的电磁波传播原理，到复杂的阵列天线理论，都进行了深入的阐述。我尤其对书中关于天线方向图的分析印象深刻，它不仅讲解了方向图的形成，还详细分析了如何通过调整天线结构来优化方向图，以满足不同的通信需求，比如窄波束覆盖和广域覆盖。书中对于仿真和测试方法的介绍，也为我未来的实践学习提供了重要的参考。当然，要完全消化书中的内容，需要花费相当多的时间和精力去理解那些数学公式和物理概念。但我认为，这种深度是必不可少的，它帮助我建立起对通信卫星天线系统的整体认知，而不仅仅是停留在表面。书中对一些前沿技术的探讨，比如自适应天线和智能天线，也让我看到了该领域未来的发展方向，激发了我深入研究的兴趣。总的来说，这是一本值得反复研读的书籍，它为我奠定了坚实的理论基础。

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《通信卫星天线》这本书，对于我这个非专业背景的读者来说，更像是一场关于人类智慧如何跨越浩瀚星辰的精彩解读。我一直对那些默默在太空中工作的通信卫星充满敬畏，而这本书则为我揭开了它们“耳朵”和“嘴巴”的奥秘。它没有使用过于晦涩的专业术语，而是通过生动的比喻和详实的案例，让我理解了天线是如何捕捉和发送信号的。书中关于不同天线形状如何影响信号覆盖范围的描述，让我仿佛看到了一个巨大的网络在地球和宇宙之间悄然编织。特别是对于那些用于地球站的地面天线的介绍，我看到了它们是如何精确地对准轨道上的卫星，即使在剧烈的气候变化下也能保持稳定的连接。我被书中对天线性能参数的讲解所吸引，比如增益、方向性、极化等，这些概念虽然听起来专业，但作者通过通俗易懂的语言，让我理解了它们在通信质量中的关键作用。这本书让我更加意识到，每一次跨越太平洋的视频通话，每一次远洋航行的卫星导航，背后都凝聚着无数科学家和工程师在天线设计上的智慧和努力。

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