Microstrip and printed antenna design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:SciTech Pub

作者:Randy Bancroft

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2009

价格:$ 111.87

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isbn号码:9781891121739

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现代电子系统中的电磁兼容性：理论、分析与实践 图书简介 在高速数字电路、射频（RF）与微波系统、以及物联网（IoT）设备日益普及的今天，电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）已成为电子产品设计与制造中不可或缺的关键环节。本书《现代电子系统中的电磁兼容性：理论、分析与实践》旨在提供一个全面、深入且注重工程实践的知识体系，覆盖从基础电磁理论到复杂系统级EMC问题的分析与解决策略。 本书结构严谨，内容翔实，旨在服务于电子工程师、硬件设计师、系统集成人员，以及从事电磁场理论研究的高年级本科生和研究生。我们避免了对特定天线类型或微带线理论的深入探讨，而是将重点完全聚焦于系统层面的电磁干扰（EMI）的产生、传播、耦合机制，以及抑制和测试方法。 第一部分：EMC基础与电磁理论回顾 本部分为后续的深入分析奠定坚实的理论基础，侧重于电磁波在实际电子环境中的行为特性。 第一章：电磁兼容性的概念框架与历史演进 本章首先界定EMC的四大核心要素：抗扰度（Immunity）、骚扰（Emission）、抑制（Suppression）和测试（Testing）。详细阐述了EMC标准（如CISPR、FCC、CE Marking）的制定背景、分类及其在产品生命周期中的重要性。探讨了静电放电（ESD）、瞬态过电压（EFT/Surge）等主要干扰源的物理特性。 第二章：麦克斯韦方程组在工程中的应用与简化 尽管本书不涉及天线设计，但理解电磁波的传播是分析EMI的基础。本章重新审视麦克斯韦方程组，重点关注在电路板和系统封装尺度下的远场（Far-field）和近场（Near-field）区域的区分。引入波动方程，讨论信号的上升时间与波长之间的关系，这是判断是否需要考虑波传播效应的关键指标。本节详细分析了导体表面电流的分布及其辐射效应，特别是高频信号传输线上的电流回流路径对辐射场的影响。 第三章：传输线理论与信号完整性（SI）的交汇 本章探讨了信号传输线上的能量传输特性，但视角完全侧重于如何因不完善的传输线设计而导致EMI。详细分析了阻抗失配引起的反射、振铃和过冲现象。重点讨论了电源完整性（Power Integrity, PI）与EMC的相互关系，包括电源分配网络（PDN）的阻抗特性如何影响系统地平面噪声的幅度和频率范围，进而成为辐射源。讨论了去耦电容的选择、布局和等效电路模型，强调了去耦电容网络对抑制高频噪声的频率依赖性。 第二部分：EMI的产生、耦合机制与分析模型 本部分是本书的核心，深入剖析了干扰如何在电子系统中产生、耦合并对外辐射。 第四章：传导发射（Conducted Emission, CE）的机理与建模 本章详细分析了数字电路和开关电源（SMPS）产生的周期性和非周期性电流波形。重点讲解了开关动作产生的谐波成分的理论分析（傅里叶级数展开）。详细介绍了公模（Common-Mode）和共模（Differential-Mode）电流在电路板和电缆上的产生机制。分析了电缆的阻抗特性、地线阻抗的上升如何将内部噪声转化为可测量的传导干扰。 第五章：辐射发射（Radiated Emission, RE）的机制 本章专注于系统级辐射源的识别。详细讨论了三大主要的辐射机制： 1. 不平衡电流辐射： 分析了信号线/电源线与参考平面之间形成的“缝隙天线”效应，以及电流回流路径中断导致的非期望环路面积效应。 2. 封装泄漏： 探讨了机箱、屏蔽罩、接缝和缝隙（Apertures）的尺寸与工作频率之间的关系，以及如何利用小孔/缝隙作为辐射源进行分析。 3. 电缆辐射： 分析了连接器和电缆束如何将内部噪声耦合到外部环境，侧重于共模电流在线缆上的形成和辐射效率。 第六章：耦合机制：串扰、感应与跨域耦合 本章系统梳理了五种主要的耦合路径： 1. 串扰（Crosstalk）： 详细区分了容性耦合（Electric Field）和感性耦合（Magnetic Field）。利用互容($C_m$)和互感($L_m$)系数来量化耦合强度，并讨论了近端（NEXT）和远端（FEXT）串扰的频率特性。 2. 电磁感应耦合： 重点分析了高磁场源（如变压器、大电流回路）对相邻敏感电路的耦合效应，强调了环路面积对磁场耦合强度的影响。 3. 辐射耦合： 引入自由空间传播的电磁波如何再次耦合到接收电路（如PCB走线）的等效电路模型分析。 第三部分：EMC设计、抑制技术与测试实施 本部分将理论分析转化为可执行的工程解决方案，并涵盖了标准要求的测试流程。 第七章：PCB与系统级抗扰度设计 本章提供了一套系统的抗扰度设计方法论，而非针对特定天线技术的解决方案。 1. 地平面与屏蔽设计： 讨论了多层板中不同地平面（信号地、模拟地、数字地）的连接策略和隔离要求，重点在于如何最小化地阻抗的突变。分析了屏蔽罩的有效性（Shielding Effectiveness, SE）的计算模型，包括反射、吸收和多次反射的贡献。 2. 关键器件的保护： 讨论了输入/输出接口的瞬态保护器件（TVS Diodes, 压敏电阻）的选择标准，强调了保护器件的寄生电容和开关速度对高频信号完整性的影响。 3. 布线优化策略： 侧重于如何通过差分信号布线、受控阻抗、限制信号上升时间、以及优化回流路径来主动降低发射。 第八章：滤波器设计与电磁噪声抑制 本章聚焦于抑制传导和辐射噪声的无源元件应用。 1. 共模扼流圈（CM Choke）的应用： 详细分析了共模扼流圈的工作原理，及其在电源线和数据线中抑制共模噪声的频率选择性。讨论了扼流圈的饱和特性和寄生电感对信号完整性的潜在负面影响。 2. 滤波器的选型与级联： 讲解了LC滤波器、T型滤波器和Y电容/X电容在不同频率范围的适用性。重点分析了滤波器元件的寄生参数（ESR, ESL）对实际滤波性能的影响，以及如何在电路板上正确布局这些滤波器元件以维持其性能。 第九章：电磁兼容性测试与故障排除 本章提供了实验室操作层面的指导，涵盖了主要的EMC测试规范。 1. 传导发射（CE）测试： 详细描述了LISN（线路阻抗稳定网络）的作用、测试设置、以及如何区分系统噪声和测试设备引入的噪声。 2. 辐射发射（RE）测试： 讲解了半电波暗室（Semi-Anechoic Chamber）的结构要求，测试接收机（EMI Receiver）的设置，以及EUT（被测设备）的摆放和电缆的“缠绕法”对测试结果的影响。重点分析了近场扫描技术在定位辐射源中的应用。 3. 抗扰度测试概述： 简要介绍ESD、辐射抗扰度（RS）和电快速瞬变脉冲（EFT）测试的原理和标准限值，并提供了在设计阶段如何预估和验证系统抗扰度的初步方法。 本书的独特之处在于其对EMC问题的系统性、跨学科的工程视角，它将信号完整性、电源完整性与电磁辐射/抗扰度视为一个统一的整体进行分析，为工程师提供了一套在产品设计初期就能有效避免EMC问题的实用工具箱，而非仅仅在后期进行补救。

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对于《Microstrip and Printed Antenna Design》这本书，我最期待的部分是如何将理论知识转化为实际可用的设计。我理解微带天线的设计离不开电磁场理论和相关的数学公式，但我更希望看到的是如何将这些理论应用到具体的工程设计中。例如，对于一个给定的应用场景，比如设计一个用于特定频率范围的Wi-Fi天线，书中是否会提供一个从零开始的设计流程？这包括如何选择合适的贴片尺寸、介质板材料、馈电方式，以及如何通过仿真软件进行验证和优化。我特别想知道如何处理一些实际设计中的挑战，比如如何避免模式耦合、寄生辐射，以及如何实现宽带化的设计，以适应日益增长的数据传输需求。如果书中能提供一些关于微带天线阵列设计的指导，例如波束赋形和方向图控制的技术，那对我来说将是巨大的帮助。

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从书名来看，《Microstrip and Printed Antenna Design》给我的第一印象是这是一本在天线设计领域极具权威性的著作。我特别希望这本书能深入讲解印刷天线技术的最新进展，比如那些用于高频段（如毫米波）和超宽带应用的创新设计。我听说最近在可重构天线和智能天线方面有很多突破，不知道这本书是否会触及这些前沿领域？比如，如何通过改变天线的几何形状、馈电点或者使用可变元件来实现频率、极化或辐射方向的可调性？这对于动态变化的通信环境来说至关重要。此外，印刷天线的制造工艺也是我非常关心的一点。从PCB制造到更先进的3D打印技术，不同的制造方法对天线性能有什么影响？是否存在一些通用的设计原则，可以适应不同的制造限制？如果书中能够提供一些关于天线阵列设计的见解，那将更是锦上添花，因为在很多高性能通信系统中，天线阵列是不可或缺的组成部分。

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这本《Microstrip and Printed Antenna Design》我真是迫不及待地想翻开，因为它承诺的内容听起来就让我兴奋不已。我一直对微带天线和印刷天线在现代无线通信中的应用潜力感到好奇，尤其是它们如何能够被设计得如此小巧、集成度高，同时又能保持出色的性能。我尤其期待书中能够深入探讨各种微带贴片天线的结构，比如矩形贴片、三角形贴片，甚至更复杂的形状，以及这些形状对辐射性能、阻抗匹配和带宽的影响。此外，我对如何利用基板材料的介电常数和厚度来优化天线性能的细节非常感兴趣。这本书会不会包含实际的设计案例，展示如何根据特定的频率和应用需求来选择和调整天线参数？例如，在智能手机、Wi-Fi模块或物联网设备中，天线的紧凑性和效率是如何权衡的？我希望书中能提供一些实用的指导，让读者能够理解从理论概念到实际设计的整个过程，甚至包含一些软件仿真工具的使用技巧，这样我就可以自己动手尝试设计了。

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我之所以对《Microstrip and Printed Antenna Design》这本书抱有极高的期望，是因为它似乎触及了无线通信的核心技术之一。我非常想了解微带天线在不同应用场景下的具体实现，例如在雷达系统中，如何设计高增益、窄波束的微带天线？在卫星通信中，对天线的稳定性和方向性又有哪些特殊要求？这本书会不会深入探讨阻抗匹配网络的设计，以及如何在高频下实现良好的匹配，最大程度地减少信号反射？我对诸如史密斯圆图、S参数等基础概念的实际应用很感兴趣，希望书中能提供清晰的解释和计算方法。而且，印刷天线的环境适应性也是一个重要的考量因素，比如在高温、高湿或有电磁干扰的环境下，天线的性能如何保持稳定？这本书是否会提供一些关于天线加固、屏蔽或材料选择的建议？

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这本书《Microstrip and Printed Antenna Design》的标题本身就充满了吸引力。我希望它能提供关于印刷天线设计的一些前瞻性内容，比如如何将印刷天线技术与新兴的材料科学相结合，创造出具有特殊功能的“智能”天线。我很好奇书中是否会探讨柔性印刷天线、可穿戴天线，甚至是集成到织物中的天线技术。这些技术在未来可能在医疗健康、可穿戴设备和物联网等领域发挥重要作用。此外，天线的尺寸小型化和性能提升之间的平衡一直是一个难题，我希望书中能提供一些创新的解决方案，比如使用人工电磁材料（metamaterials）或谐振结构来增强天线性能。我对书中是否包含关于天线效率、增益、带宽以及方向性等关键参数的深入分析和优化方法非常感兴趣，尤其是如何在有限的空间内实现最佳的性能表现。

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