微波与光导波技术教程

微波与光导波技术教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:浙江大学出版社
作者:陈抗生
出品人:
页数:332
译者:
出版时间:2000-9
价格:30.00元
装帧:平装
isbn号码:9787308024006
丛书系列:
图书标签:
  • 电信
  • 微波技术
  • 光导波
  • 电磁场理论
  • 微波电路
  • 光纤通信
  • 电磁兼容
  • 天线
  • 射频电路
  • 波导理论
  • 通信工程
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具体描述

好的,这是一份根据您的要求撰写的图书简介,内容围绕“微波与光导波技术”领域展开,但不包含您提及的特定书名《微波与光导波技术教程》中的内容,并力求详尽、自然流畅: --- 电磁波在先进系统中的传播与调控:基于新一代导波结构的理论与应用 图书简介 本专著深入探讨了现代电磁波技术,特别是微波频段和光通信波段导波结构中的电磁场行为、传输特性及其在尖端系统中的应用。本书旨在为高年级本科生、研究生以及从事射频、微波、毫米波和光电子器件研发的工程师,提供一个全面、深入且具有前瞻性的理论基础与工程实践指导。 全书内容布局严谨,从基础的麦克斯韦方程组在特定边界条件下的求解出发,逐步过渡到复杂导波系统的建模与分析,最终聚焦于面向未来通信、传感和成像技术的新型导波结构设计与优化。 第一部分:导波理论基础与经典结构分析 本部分奠定了整个理论分析的基石。我们首先回顾了横电波(TE)和横磁波(TM)模式在理想平行板波导中的传播特性,详细分析了截止频率、相位常数和群速度的概念及其对信号完整性的影响。 随后,重点转向了微波工程中最为核心的矩形金属波导。本书详细推导了不同模式(如$TE_{10}, TE_{20}, TM_{11}$)的色散关系,并利用模式正交性原理,构建了波导内能量传输的理论模型。我们不仅分析了理想情况下的损耗(导体损耗和介质损耗),还引入了实际加工误差对波导性能的影响评估方法。 在传输线理论方面,本书超越了传统的集总参数模型,转向了分布参数模型在高频下的精确应用。集肤效应和邻近效应在微带线、共面波导(CPW)和带状线上的具体表现被量化分析。针对这些传输线结构,本书详细阐述了场求解的共形变换法和矩量法(MoM)在计算特征阻抗和耦合度上的应用。 第二部分:微波与毫米波集成导波器件 本部分将理论模型应用于实际的无源和有源器件设计。 1. 耦合与滤波网络: 详细分析了基于腔体、分布式结构的耦合线滤波器和微带耦合器。重点讨论了Chebyshev、Butterworth等原型滤波器向实际宽带滤波器的综合设计流程,包括传输零点(Transmission Zeros)的精确控制,以实现优异的带外抑制性能。 2. 互连与封装效应: 随着工作频率向毫米波乃至亚毫米波推进,封装和互连的寄生效应变得不可忽略。本书引入了三维电磁仿真的方法论,用于精确预测引线键合、过孔(Via)结构对S参数的影响,并提供了降低寄生电感和电容的结构优化策略。 3. 非互易器件: 对法拉第旋转器和隔离器的机理进行了深入探讨。重点分析了磁性材料(如铁氧体)在微波导波结构中的本构关系,以及如何利用静态磁场控制波的偏振态和传播方向,为相控阵雷达和电子战系统的关键组件设计提供理论支撑。 第三部分:光波导理论与集成光子学 本部分将视角转向更高频率的光波导系统,强调光与电的有效衔接。 1. 光波导的模式分析: 与微波波导类似,本书首先分析了阶跃折射率光纤和埋带光波导中的模式色散问题。利用有效折射率法(Effective Index Method)和有限元法(FEM)对二维光波导结构中的导模、泄漏模和辐射模进行了精确区分和分析。 2. 耦合与集成: 重点研究了光耦合器的设计,包括定向耦合器和Y形分支耦合器,分析了模式场重叠度对耦合效率的决定性影响。在集成光子学方面,本书深入探讨了薄膜波导上的光栅耦合器(Grating Couplers)原理,它们作为光纤到芯片(F-to-C)接口的关键技术,其结构参数(如光栅周期、占空比)对耦合损耗的影响机制被详尽剖析。 3. 非线性光学效应在导波中的体现: 阐述了光导波中诸如自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)和四波混频(FWM)等非线性现象,这些效应是超快光脉冲处理和高密度波分复用(WDM)系统中必须考虑的关键因素。 第四部分:先进导波技术与新兴应用 本部分聚焦于面向未来技术挑战的新型导波结构。 1. 超材料与等离子体激元导波: 介绍了负折射率材料和超表面的电磁响应特性。重点分析了如何利用这些结构实现传统波导无法达到的超分辨成像和亚波长能量传输。同时,书中详细论述了表面等离子体激元(SPP)在金属/介质界面的传播特性及其在超小型传感器件中的应用潜力,并探讨了SPP与光波导的耦合损耗机理。 2. 拓扑光子学与无损传输: 引入了拓扑绝缘体概念在光子晶体中的应用。分析了拓扑保护边缘态的形成条件,以及它们如何实现对缺陷、弯曲和杂质的单向、无损耗传输,为构建抗干扰、高可靠性的片上光互连提供了全新的设计思路。 3. 动态可重构导波系统: 探讨了利用光电、热光或电光效应实现导波结构参数(如相位、耦合强度)实时调控的技术。这包括基于铌酸锂(LNOI)或硅光子平台的可编程光开关、光移相器和动态相位阵列的设计原理。 全书的每一章节都配有大量的工程实例、仿真结果验证和关键公式的详细推导过程,旨在确保读者不仅理解“是什么”,更能掌握“如何设计”和“如何优化”的核心能力。本书力求在电磁理论的严谨性与工程应用的实用性之间找到完美的平衡点。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书给我带来的最大价值在于,它不仅仅提供了知识,更重要的是教会了我如何思考和分析问题。作者在讲解微波与光波的传播模型时,并没有满足于简单的数学推导,而是深入探讨了不同模型所适用的条件和局限性。我记得在学习关于波导管中电磁场分布的章节时,作者通过对边界条件的详细分析,清晰地展示了不同模式下电磁场的分布特点,以及它们是如何被波导管的几何结构所约束的。这让我能够更深刻地理解为何不同模式的波导管在传输性能上会有所差异。此外,书中关于微波集成电路(MIC)和射频集成电路(RFIC)的讲解也让我耳目一新。作者详细介绍了这些技术是如何将微波和射频电路集成到芯片上,从而减小器件尺寸、降低功耗并提高性能。他对于不同集成技术(如薄膜技术、厚膜技术)的比较分析,让我对现代电子器件的制造工艺有了更深入的了解。我尤为欣赏作者在讲解“噪声系数”时,用“杂音”来比喻,清晰地说明了它对信号质量的影响,以及在接收端设计中需要考虑的重点。

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这本书给我最大的启发在于,它让我看到了微波与光波技术是如何支撑起现代社会的信息化高速发展的。作者在开篇就描绘了微波与光波技术如何渗透到我们生活的方方面面,从无线通信到雷达探测,再到科学研究,它们都是不可或缺的关键技术。我尤其喜欢作者在分析各种传输线特性时,那种严谨又不失灵活的表述方式。他不仅仅列出了公式,更深入地解释了这些公式背后的物理意义,以及在实际工程中如何应用。例如,在讲解传输线上的电压和电流波形时,作者通过生动的图示,清晰地展示了行波和驻波的形成过程,以及它们对信号传输的影响。这让我能够直观地理解“阻抗不匹配”所带来的能量反射问题。此外,书中关于微波源(如行波管、速调管)的讲解也让我大开眼界。作者详细介绍了这些器件的工作原理,以及它们在产生高频信号方面的独特优势。我记得在读到关于行波管的电子束和电磁场相互作用时,作者通过巧妙的比喻,将复杂的相互作用过程解释得如同“打水漂”一般,让我茅塞顿开。这本书的知识密度非常高,但作者的写作风格却使得学习过程充满乐趣,仿佛在与一位博学的朋友交流。

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《微波与光导波技术教程》是一本真正能够激发读者学习兴趣的书籍。作者在讲解过程中,始终保持着对知识的热情和对读者的关怀。我记得在学习关于微波功率传输和匹配的部分时,作者通过大量的实例分析,展示了如何通过阻抗匹配来实现最大功率传输,以及在实际应用中可能遇到的问题和解决方法。这让我能够更自信地将所学知识应用于实际的电路设计。书中关于微波器件的性能指标(如增益、噪声系数、线性度)的讲解也让我受益匪浅。作者详细解释了这些指标的含义,以及它们对系统性能的影响。他对于如何优化这些指标的建议,更是为我们的学习指明了方向。让我印象深刻的是,作者在解释“互调失真”时,用“乐器合奏时产生的噪音”来比喻,非常生动地揭示了非线性器件对信号造成的影响,以及在通信系统中需要解决的难题。

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我之所以对《微波与光导波技术教程》爱不释手,很大程度上是因为它能够将那些看似枯燥的理论知识,转化为鲜活生动的工程实践。作者在讲解各种微波器件时,总是能够追溯其设计的根源,并分析其在实际应用中的表现。我记得在学习关于耦合器的部分时,作者并没有简单地介绍耦合器的类型,而是深入分析了不同耦合器(如定向耦合器、90度混合耦合器)的设计原理,以及它们在信号分配、测量等方面的不同用途。他通过对端口参数(如插入损耗、隔离度、耦合度)的详细解释,让我能够清晰地理解不同耦合器的性能差异。此外,书中关于微波测量技术的部分也给我留下了深刻的印象。作者介绍了多种测量仪器(如频谱分析仪、网络分析仪)的工作原理和使用方法,并指导我们如何利用这些仪器来表征微波器件的性能。这对于我们这些希望将理论知识付诸实践的读者来说,无疑是宝贵的财富。我尤其对作者在解释“品质因数”时,将它比作一个“忠实的回音”的类比印象深刻,它让我能够更形象地理解为什么高Q值的谐振器能够提供更窄的带通特性。

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初拿到这本《微波与光导波技术教程》,我本以为会是一本枯燥的教科书,但翻开第一页,就被它严谨又不失生动的叙述方式深深吸引。作者在开篇就为我们勾勒出了微波与光波在现代科技中扮演的关键角色,从我们日常使用的手机通信,到卫星导航,再到高精度医疗设备,无处不在的微波与光波技术,仿佛一夜之间被点亮了。阅读过程中,我惊叹于作者将那些抽象的电磁场理论,通过清晰的图示和通俗的比喻,变得触手可及。特别是关于介质的介电常数和磁导率对波传播影响的讲解,作者并没有简单地给出公式,而是深入浅出地分析了它们各自的作用机制,例如,如同水波在不同介质中传播速度和方向的变化一样,光波在玻璃和空气中传播的差异,被形象地比喻成不同的“弹性”,让初学者也能快速理解。书中对于不同传输线模型(如同轴线、带状线)的分析,也并非仅仅是参数的罗列,而是详细阐述了它们各自的结构特点如何影响其传输性能,以及在不同应用场景下的优劣势。尤其是对微波器件(如耦合器、功分器)的工作原理的剖析,作者巧妙地运用了能量流动的概念,让我们能直观地理解信号是如何被分割、合成,以及如何实现相位和功率的控制。阅读这本书,就像是经历了一场跨越时空的科学之旅,从基础的麦克斯韦方程组,一步步走向复杂的集成电路设计,每一步都充满了探索的乐趣和知识的收获。

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在我阅读《微波与光导波技术教程》的过程中,我深刻体会到作者在结构安排上的独具匠心。他遵循由浅入深、由易到难的原则,使得即使是对微波与光导波领域了解不多的读者,也能逐步建立起完整的知识体系。我记得在学习关于微波滤波器的部分时,作者先是介绍了滤波器的基本功能,然后才深入到各种滤波器(如低通、高通、带通)的原理和设计方法。他通过分析电路的阻抗特性和频率响应,清晰地展示了滤波器是如何选择性地允许某些频率的信号通过,而抑制其他频率的信号。这种循序渐进的教学方式,极大地减轻了我的学习压力。此外,书中关于微波功率放大器(PA)的讲解也令我印象深刻。作者不仅阐述了PA的基本工作原理,还详细介绍了不同类型的PA(如甲类、乙类、丙类)的特点、效率以及在实际应用中的取舍。他通过分析晶体管的非线性特性,解释了PA在放大信号过程中可能产生的失真,以及如何通过改进设计来减小失真。这种对细节的关注,让我能够更全面地理解微波功率放大器的性能。让我尤其感到受益的是,作者在讲解一些复杂概念时,会穿插一些历史性的发展和里程碑式的技术突破,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我对这一领域的发展脉络有了更清晰的认识。

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这本书的价值远不止于其内容本身,更在于它所传达的严谨治学态度和创新探索精神。作者在讲解微波与光波的相互作用时,并没有停留在宏观的层面,而是深入到微观的粒子层面,探讨了激光器的工作原理以及光子与物质的相互作用。我记得在学习关于光纤传感器的部分时,作者详细介绍了不同类型光纤传感器的原理,以及它们在温度、压力、应变等物理量的测量方面的应用。这让我看到了光波技术在科学测量领域的巨大潜力。此外,书中关于电磁兼容性(EMC)的讲解也让我认识到了电子设备设计中的重要一环。作者详细阐述了电磁干扰(EMI)的产生机理,以及如何通过采取有效的防护措施来减小EMI对设备性能的影响。让我印象最深刻的是,作者在解释“旁瓣”时,用“不属于主体的声音”来比喻,形象地说明了它如何干扰目标信号的接收,以及在天线设计中需要考虑的侧重点。

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我是在一次偶然的机会了解到这本《微波与光导波技术教程》的,当时我正在寻找能够深入理解现代通信技术基础的书籍,而这本书恰好满足了我的需求。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我进入微波与光导波的世界。我尤其赞赏作者在分析电磁波传播损耗时所采用的逻辑。他没有回避那些复杂的衰减机制,而是将其分解为反射损耗、介质损耗、导体损耗等几个方面,并逐一解释了它们产生的根源以及如何在设计中进行优化。例如,在讨论介质损耗时,作者会详细阐述频率、温度以及材料本身特性对损耗的影响,并给出实际的工程经验。对于光波在光纤中传播的“色散”现象,作者也进行了深入浅出的分析,不仅解释了模式色散和材料色散的原理,还指出了如何通过选择合适的光纤类型和光源来减小色散对信号传输速率的影响。在我看来,这本书最出色的地方在于,它能够将那些看似抽象的物理概念,与我们生活中的实际应用紧密联系起来。例如,在讲解天线理论时,作者会从电磁场辐射的基本原理出发,逐步分析不同类型天线的结构、工作方式以及它们在不同通信场景下的适用性。读完关于定向天线的章节,我才真正理解了为什么我们的手机信号会随着手机的摆放方向而有所变化。

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阅读《微波与光导波技术教程》的过程,让我对电磁波的认识达到了一个新的高度。作者在讲解过程中,始终坚持理论与实践相结合的原则,使得每一次阅读都能带来新的启发。我特别欣赏作者在分析非均匀传输线特性时,那种严谨而又具有前瞻性的讲解。他不仅解释了非均匀传输线(如锥形传输线)的特性,还探讨了它们在某些特定应用场景下的优势,例如在阻抗匹配和信号整形方面的应用。这让我看到了理论知识在不断发展和创新的过程中,如何被巧妙地应用于实际工程。书中关于微波振荡器(如压控振荡器)的讲解也让我受益匪浅。作者详细介绍了振荡器的工作原理,以及如何通过调整控制电压来改变振荡频率。他对于振荡器稳定性问题的分析,更是让我意识到了在实际设计中需要考虑的许多细节。让我感到特别惊奇的是,作者在阐述一些复杂概念时,往往能够用非常简洁的语言和恰当的比喻来解释,例如,他把“寄生参数”比作“衣服上的线头”,形象地说明了它们虽然微小,却可能影响到整体的性能。

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这本书的每一章都如同精心打磨的宝石,闪耀着智慧的光芒。我特别欣赏作者在讲解微波和光波在不同材料中传播特性的部分。他没有停留在理论公式的层面,而是结合了实际的材料科学知识,解释了为何某些材料适合传输微波,而另一些则更适合光波。例如,在介绍光纤通信时,作者详细阐述了折射率的概念,以及如何通过控制光纤芯层和包层材料的折射率差异,实现全内反射,从而引导光信号在光纤中高效传输。这种将物理原理与工程应用紧密结合的叙述方式,极大地增强了学习的趣味性和实用性。我记得在读到关于微波电路的匹配网络设计时,作者并没有直接给出复杂的阻抗匹配公式,而是通过史密斯圆图的讲解,一步步引导我们理解如何通过调整电感和电容元件,来实现信号的最佳传输。这个过程如同解谜一般,充满挑战又极具成就感。此外,书中对于导波结构(如波导管)的介绍,也远超我的预期。作者不仅仅是描述了波导管的几何形状,更深入地探讨了其边界条件如何影响电磁波的传播模式,以及不同模式(如TE模式、TM模式)的特性差异。这对于理解微波系统中信号的传播和损耗至关重要。我尤其对作者在解释微波器件损耗原因时,引入的“品质因数”概念印象深刻。他将它比作一个音叉的振动能力,解释了为何器件的材料、结构都会影响其效率。

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