电波传播典型题解析及自测试题 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9787561211588

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• 电波传播
• 无线通信
• 通信工程
• 电磁场与电磁波
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现代通信系统中的电磁波行为与设计：一本深入探讨核心理论与工程实践的参考书 图书名称：现代电磁波与传播理论：从麦克斯韦方程组到实际链路设计 内容简介： 本书旨在为电子工程、通信工程、物理学以及相关领域的研究人员、工程师和高年级本科生提供一个全面且深入的视角，剖析电磁波在复杂介质中传播的基本规律、先进的分析工具以及在现代通信系统中的具体工程应用。本书的叙述逻辑清晰，从最基础的麦克斯韦方程组出发，逐步深入到高频、微波及毫米波频段的特有现象，强调理论的严谨性与工程实践的紧密结合。 第一部分：电磁场基础与波动方程的构建 本部分是全书的理论基石。我们首先系统回顾了静态电场和磁场的理论，包括库仑定律、毕奥-萨伐尔定律、高斯定理和安培环路定律，并引入了矢量分析和亥姆霍兹方程的数学框架。核心内容集中在麦克斯韦方程组的微分和积分形式，及其在不同材料（导体、介质、自由空间）中的有效表达。 深入探讨了平面电磁波的传播特性。详细分析了在无损和有损均匀介质中横电磁波（TEM）的传播常数、特性阻抗、相速和群速。对于有损介质，引入了皮肤深度、介质损耗角正切等关键概念，并展示了如何利用这些参数计算电磁波穿透材料的衰减情况。此外，本书对电磁波的边界条件进行了详尽的讨论，特别是当波从一种介质入射到另一种介质（包括导体界面）时的反射和折射现象，引入了菲涅耳公式，并配以大量图示来帮助读者理解斯涅尔定律在电磁波传播中的实际意义。 第二部分：导引性电磁场：波导理论与传输线分析 本部分转向了对受限结构中电磁波传播的分析，这是所有现代电子设备和通信系统的基础。 首先，本书对传输线理论进行了详尽阐述。从集总元件模型出发，推导出电压和电流的波动方程，重点分析了史密斯圆图的应用，包括阻抗匹配、电压驻波比（VSWR）的计算和最小化反射的策略。我们详细讨论了无耗、有耗和负载匹配三种情况下的功率传输分析。 随后，深入探究了矩形波导、圆波导以及微带线等常用导引结构。对于波导，详细推导了横电波（TE）、横磁波（TM）以及TEM波（仅在同轴电缆中存在）的截止频率、导波波长和色散关系。本书提供了清晰的数学推导，说明了波导内电磁场分布的模式结构，并讨论了波导的有效尺寸对模式传播的影响，如高次模的出现及其抑制方法。对于微带线，由于其开放性，本书采用更偏向于场论的分析方法，讨论了准TEM模式的有效介电常数和特征阻抗的计算模型，并对比了集总元件近似与全波分析的优缺点。 第三部分：辐射场理论与天线基础 辐射理论是连接电磁场与实际通信系统的桥梁。本部分系统介绍了电磁辐射源的理论基础。从理想化的电流元（如Hertzian偶极子）出发，推导了其远场辐射场的表达式，并计算了其辐射方向图和辐射阻抗。 本书随后扩展到更复杂的辐射体，如半波长偶极天线和环形天线。详细分析了这些天线的输入阻抗特性，并解释了如何通过阻抗变换器实现与传输线的匹配。辐射特性的核心指标——天线增益、有效辐射功率（ERP）、方向性因数和半功率波束宽度（HPBW）——被清晰定义和计算。此外，我们还专门讨论了线天线阵列（如均匀激励阵列）的理论，如何通过改变单元间的相位差来实现波束的指向性控制（即相控阵理论的初步介绍）。 第四部分：电磁波在实际环境中的传播与衰落 现代通信，尤其是移动通信，严重依赖于对复杂传播环境的理解。本部分聚焦于无线信道的建模。 我们首先回顾了自由空间传播的Friis传输公式，并以此为基准，引入了传播损耗的概念。重点分析了地面反射带来的影响，详细阐述了双射线模型（Two-Ray Model）的推导及其在视距（LOS）传播中的应用。 随后，深入探讨了非视距（NLOS）传播中的关键现象：反射、绕射和散射。绕射理论部分，本书采用了惠更斯-菲涅尔原理和几何光学、物理光学相结合的方法，分析了单边、多边地形绕射的衰减因子计算，这对规划宏蜂窝网络至关重要。对于室内和城市环境，本书详细介绍了统计信道模型，如莱斯（Rice）衰落模型（用于描述存在主导直射信号的场景）和瑞利（Rayleigh）衰落模型（用于描述多径散射环境）。通过这些模型，读者能够理解信号的快衰落（Fast Fading）和慢衰落（Slow Fading）的统计特性，并掌握如何设计具有足够抗衰落能力的接收系统。 第五部分：电磁兼容性（EMC）与高频设计挑战 在超高速电路和高频设备设计中，电磁兼容性成为不可回避的挑战。本部分探讨了电磁干扰（EMI）的产生机理、耦合途径（传导、辐射、串扰）以及抑制方法。 内容涵盖了屏蔽技术（法拉第笼原理、屏蔽效率）、滤波设计（低通、高通、带通滤波器的S参数分析）以及接地和去耦技术。特别地，本书结合实际的PCB设计规范，讨论了信号完整性（SI）和电源完整性（PI）问题，如过冲、振铃、串扰的量化分析和设计规范，强调了跨界频率（约300MHz至1GHz）对设计思维转变的重要性。 总结： 本书的特点在于，它不仅提供了扎实的电磁理论推导，更将这些理论与现代通信系统（如5G、Wi-Fi、雷达）的工程需求紧密联系起来。通过大量来自实际工程案例的讨论和分析，确保读者能够将抽象的数学模型转化为可操作的设计参数。阅读本书后，读者将能够独立分析和设计高频传输系统、评估无线信道性能，并掌握解决复杂电磁兼容性问题的基础工具。

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这本新书《电波传播典型题解析及自测试题》的问世，着实让人眼前一亮。光是看目录结构，就能感受到编者在内容组织上的独到匠心。它似乎并非那种只罗列公式、堆砌概念的传统教科书，而是更侧重于实战应用和思维训练。我特别欣赏它在处理那些晦涩难懂的传播模型时，所采用的那种抽丝剥茧的分析方法。例如，对于多径效应的复杂性，书中没有停留在理论推导的层面，而是通过一系列精心设计的典型例题，将抽象的数学描述转化为读者可以直观理解的物理图像。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的闭环设计，对于正在努力突破工程瓶颈的工程师来说，无疑是一剂良方。它提供的不仅仅是答案，更重要的是一套严谨的解题思路和处理复杂问题的框架。那些自测试题的设计也极具启发性，它们往往巧妙地融合了不同章节的知识点，迫使读者必须进行融会贯通的思考，而非简单的套用公式。我感觉，这本书更像是一位经验丰富的老教授，手把手地带着你走过那些布满陷阱的知识点，确保你不仅“知其然”，更能“知其所以然”。对于准备高难度专业考试的人来说，这简直是提前预演高强度实战的最佳模拟场。

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整体而言，阅读这本书的过程更像是一场结构严谨的智力挑战赛，而非被动的知识接收。它对读者的要求是主动的、批判性的参与。我尤其欣赏它对“错误思路”的剖析环节——虽然书中可能没有明确标注“错误思路”，但通过对比不同解法（或在解析中巧妙地指出某些常见的简化假设的局限性），它实际上是在引导读者避开思维的误区。这种“反面教材”式的教学，往往比单纯的正面引导更为深刻有力。对于那些希望彻底吃透电波传播原理，而非仅仅停留在肤浅理解层面的读者，这本书提供了所需的深度和广度。自测试题部分，我建议读者务必独立完成，因为它们的设计初衷显然不是让你去“刷题”，而是让你去“磨砺”你的分析能力。它不提供捷径，而是提供了一条通往真正掌握的，虽然略显崎岖但却坚实可靠的道路。这本工具书的价值，在于它能将你从一个“知道传播”的门外汉，真正推向一个“理解并能设计传播”的专业人士的行列。

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这本书的排版和装帧设计也透露着一种务实的专业气息。没有花哨的插图，但图表的使用极其到位，总是能在最关键的地方用图形直观地展示数学关系或物理现象，极大地减轻了阅读的认知负担。特别是那些关于衰落分布和散射特性的例题，图示的清晰度直接决定了理解的效率，而这本书在这方面做得非常令人满意。我个人的阅读体验是，这本书的逻辑推进是层层递进的，它不会让你在基础还没打牢的时候就被扔到高深莫测的领域。它巧妙地通过“基础模型→复杂环境下的修正→特殊场景的拓展”这一路径，逐步搭建起读者对整个传播领域的认知地图。那些自测试题，我感觉它们更像是对前一节知识点掌握程度的“体检”，而不是单纯的“考查”。它们的设计思路非常巧妙，往往通过微调一个参数或者增加一个干扰因素，就能让原有的解题思路失效，从而迫使读者回溯并重新审视理论基础。这种设计极大地锻炼了读者的应变能力和知识的迁移能力，是培养“举一反三”思维的绝佳材料。

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坦白说，市面上关于电波传播的教材汗牛充栋，但真正能让人在合上书本后，脑子里还能留下深刻印记的作品并不多见。而这本书的独特之处，恰恰在于它对“典型题”的甄选和庖丁解牛般的剖析。我注意到，编者似乎深谙不同学习者在面对传播问题时的痛点。他们没有回避那些最容易让人感到困惑的边界条件处理，也没有轻视那些对精度要求极高的数值计算环节。每一个解析步骤都显得异常扎实，用词精准，毫无含糊其辞之处。更让我赞赏的是，在某些涉及复杂场论和积分变换的题目中，作者竟然还附带了对不同近似方法的适用范围和误差分析的讨论，这一点在普通习题集中是极为罕见的。这种深度不仅满足了应试需求，更重要的是，它在潜移默化中培养了读者对物理模型选择的审慎态度。读完一个章节的解析后，你不会觉得自己只是记住了几个解题技巧，而是对背后的物理过程有了更深层次的敬畏和理解。它在引导我们如何建立一个既贴合实际又具备数学完备性的传播模型方面，做得非常出色，绝对是提升专业素养的利器。

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作为一名长期在通信领域摸爬滚打的从业者，我深知理论知识与实际工程之间那道难以逾越的鸿沟。很多时候，课本上的公式在实际场景中显得苍白无力，因为现实世界充满了非理想因素。这本书的价值，恰恰在于它致力于弥合这一鸿沟。我注意到，在解析某些城市峡谷或室内覆盖的典型问题时，作者没有固守理想的自由空间模型，而是引入了如地形起伏、材料衰减等更贴近现实的因素。这种“面向问题”的解题导向，让我感到这本书的作者群对行业现状有着深刻的洞察力。他们似乎在告诉读者：最好的理论，是能解决实际问题的理论。此外，自测试题中穿插了一些对新型传播环境（例如毫米波或太赫兹频段的初步探讨）的影子题，虽然篇幅不长，却让人对未来的技术发展方向有所预感，这种前瞻性也十分宝贵。这本书的价值，不在于让你成为一个公式的背诵者，而在于培养你成为一个能够利用数学工具解决复杂电磁环境问题的思考者。

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