毫米波准光理论与技术-(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社（蓝色畅想）

作者:窦文斌

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2000-8

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040199444

丛书系列:

图书标签:

• 微波
• 太赫兹
• 毫米波技术
• 准光理论
• 电磁场理论
• 微波技术
• 天线
• 无线通信
• 射频电路
• 电磁兼容性
• 信号处理
• 毫米波器件

毫米波与太赫兹：基础理论、系统设计与前沿应用 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的毫米波（Millimeter Wave, $ ext{mmWave}$）与太赫兹（Terahertz, $ ext{THz}$）波段的理论基础、关键技术及前沿应用的全景视图。在当前无线通信、高分辨率成像、精确传感和光谱分析等领域对高带宽、高精度和高集成度提出迫切需求的背景下，毫米波和太赫兹频段因其独特的物理特性和巨大的频谱资源潜力，正日益成为信息科学和工程技术研究的热点。 本书结构严谨，内容覆盖从基础电磁场理论在这些高频段的特殊表现，到实际系统设计中的工程挑战与解决方案，并详细阐述了该频段最先进的技术进展和新兴应用场景。本书特别注重理论与实践的结合，力求为相关领域的研究人员、工程师及高年级本科生和研究生提供一本既具学术深度又具工程指导价值的参考手册。 --- 第一部分：毫米波与太赫兹波的电磁基础与特性 本部分奠定理解该频段物理特性的数学和物理基础。 第一章：电磁波理论在毫米波与太赫兹频段的修正与扩展 本章首先回顾麦克斯韦方程组在频域内的形式，并重点分析了波长显著减小对传统近似方法（如几何光学）带来的限制。详细探讨了波导理论在微带线、共面波导（CPW）和槽线等高频传输线中的应用，特别是表面波的抑制与模式的色散特性。深入剖析了介质损耗（特别是极性分子吸收）在毫米波和太赫兹频段的显著增强效应，并引入了介质复介电常数的精确建模方法，如洛伦兹模型和柯西模型在不同材料（如陶瓷、聚合物和半导体）中的适用性分析。 第二章：电磁波在复杂介质中的传播与散射 本章聚焦于毫米波和太赫兹波在穿透、反射和散射过程中的独特行为。详细讨论了瑞利散射、米氏散射和衍射理论在高频段的应用。特别关注了大气吸收和衰减机制，包括氧气和水蒸气的特定谐振吸收峰，这对于设计室外通信链路至关重要。此外，本章还涵盖了非均匀介质（如雨滴、雾和建筑材料）对波束整形和功率分布的影响，并介绍了蒙特卡洛方法和有限元方法（FEM）在模拟复杂散射环境中的应用。 --- 第二部分：关键器件与系统集成技术 本部分侧重于支撑毫米波与太赫兹系统实现所需的核心有源和无源器件。 第三章：高频低噪声放大器（LNA）与功率放大器（PA）设计 本章深入探讨了在 $ ext{mmWave}$ 和 $ ext{THz}$ 频段实现高性能放大器的挑战，包括寄生参数的显著影响和器件的热稳定性问题。详细分析了基于 $ ext{CMOS}$、$ ext{SiGe}$ $ ext{HBT}$ 和 $ ext{InP}$ $ ext{HBT/HEMT}$ 等不同半导体技术平台下的晶体管建模与匹配网络设计。重点介绍了噪声匹配与增益优化之间的权衡，以及在高功率输出时，热耗散对器件性能衰减的精确分析与散热结构设计。 第四章：频率合成与本振（LO）技术 高频率的稳定、低相位噪声的频率源是所有相干通信和雷达系统的基石。本章阐述了从基础晶体振荡器（$ ext{VCXO/OCXO}$）到锁相环（$ ext{PLL}$）在毫米波频段的实现。详细分析了乘法链设计、倍频器（Frequency Multiplier）的效率优化，以及直接数字合成（$ ext{DDS}$）技术在宽带频率扫描中的应用。讨论了不同拓扑结构（如法拉第笼、共源共栅）对寄生耦合和噪声抑制的贡献。 第五章：高效率辐射结构与波束赋形网络 本章专注于天线设计，这是毫米波和太赫兹系统实现高增益和精确指向的关键。详细介绍了基于平面技术的天线阵列，包括微带贴片天线、缝隙天线和偶极子天线的等效电路模型。重点讲解了有源相控阵（$ ext{Phased Array}$）和大规模 $ ext{MIMO}$（$ ext{Massive MIMO}$）系统中波束赋形的原理，包括数字波束赋形（$ ext{DBF}$）和混合波束赋形（$ ext{Hybrid BF}$）的实现架构，以及波束扫描的机械、电磁控制方法。 --- 第三部分：前沿应用领域与系统实现 本部分将理论和器件知识应用于实际的高性能系统设计，聚焦于当前最活跃的几个研究方向。 第六章：高速无线通信（6G与未来） 本章深入探讨了毫米波频段在未来无线通信系统中的作用。内容涵盖了高阶调制格式（如 $ ext{256-QAM}$）在存在严重衰落和非平坦衰落信道下的可靠性分析。详细讨论了 $ ext{OFDM}$、$ ext{FBMC}$ 等多载波技术的信道估计、同步与均衡算法在超高带宽下的适应性。同时，本章分析了可见光通信（$ ext{VLC}$）与毫米波的融合（$ ext{Hybrid VLC-mmWave}$）潜力，以及超密集组网（$ ext{UDN}$）的干扰管理策略。 第七章：高分辨率成像与雷达系统 毫米波和太赫兹雷达因其极短的波长，具备远超传统 $ ext{UHF/Microwave}$ 雷达的分辨率。本章详细讲解了超宽带（$ ext{UWB}$）脉冲雷达和连续波（$ ext{CW}$）雷达的原理。重点介绍了高距离分辨率的实现方法，如线性调频（$ ext{LFM}$）信号的处理与匹配滤波技术。此外，本书探讨了太赫兹波在安检成像、无损检测和高精度测距（$ ext{LiDAR}$ 类应用）中的应用案例，包括目标识别的特征提取和分类方法。 第八章：生物医学与太赫兹光谱学 太赫兹波具有独特的生物组织穿透性以及对水和某些生物分子（如核酸、蛋白质）的敏感性，使其在生物医学领域展现出巨大潜力。本章系统介绍了太赫兹时域光谱（$ ext{THz-TDS}$）的原理，包括时间延迟测量和吸收系数的精确反演。讨论了太赫兹在非侵入式血糖监测、早期癌症检测（基于组织含水量的差异）以及药物质量控制中的最新研究成果。 --- 第四部分：制造、测量与可靠性 本部分关注从实验室原型到可靠产品的工程实施环节。 第九章：集成技术与封装挑战 高频信号的性能极易受到封装和互连结构的影响。本章详细分析了片上（$ ext{On-chip}$）到片外（$ ext{Off-chip}$）的阻抗匹配和信号完整性问题。探讨了先进封装技术（如 $ ext{3D}$ 封装、系统级封装 $ ext{SiP}$）在降低互连损耗和提高集成度方面的优势。重点讨论了散热管理（$ ext{Thermal Management}$）在芯片级设计中的重要性及其对长期可靠性的影响。 第十章：高频系统测试与测量规范 准确的测量是验证高频电路和系统的基础。本章详细介绍了矢量网络分析仪（$ ext{VNA}$）、频谱分析仪等核心测试设备的校准与操作规范。深入讲解了关键参数（如 $ ext{EVM}$、相位噪声、$ ext{BER}$）在毫米波和太赫兹系统中的实际测试方法。涵盖了远场和近场天线测量技术，以及信道探测和建模所需的探头设计与测量平台搭建。 --- 本书的构建遵循了从基础物理现象到尖端工程应用的逻辑顺序，旨在全面覆盖该领域所涉及的电磁学、电路理论、材料科学和系统工程的交叉知识点，为读者提供一套坚实的知识体系。

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这是一部极其严谨且内容丰富的专著。本书在对经典准光理论进行深入梳理的同时，也融入了近年来在毫米波领域取得的最新研究成果。作者在阐述毫米波波束形成和控制技术时，详细介绍了诸如微带贴片天线、介质谐振天线以及衍射光学元件（DOE）等关键技术。这些内容对于理解如何精确操控毫米波能量、实现高效定向传输具有极高的参考价值。书中对于复杂结构的分析，例如多层介质结构和周期性结构，也提供了清晰的理论框架和计算方法，展现了作者深厚的学术功底。

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读罢《毫米波准光理论与技术-(第二版)》，我感觉自己对毫米波领域的理解迈上了一个新的台阶。书中对于毫米波传播环境的建模和仿真部分，给我留下了尤为深刻的印象。作者详细介绍了大气对毫米波信号的吸收和衰减机理，以及多径效应、衍射等对通信质量的影响，并给出了相应的建模方法。这对于需要进行毫米波系统链路预算设计和性能评估的研究人员来说，至关重要。此外，书中在介绍新型毫米波器件，如平面透镜、相控阵列天线时，也加入了前沿的研究进展和潜在的应用前景，让我看到了这个领域的未来发展方向。

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《毫米波准光理论与技术-(第二版)》可以说是打开了我通往毫米波世界的一扇大门。我对书中关于毫米波系统的集成与测试部分尤为推崇。作者不仅讲解了理论设计，还深入到实际工程实现中，例如高精度加工技术、测试夹具的设计以及系统误差的分析和校准。这部分内容非常接地气，对于需要将理论成果转化为实际产品的工程师来说，是不可或缺的指南。书中还提及了电磁兼容性（EMC）和可靠性设计等议题，这在毫米波系统设计中同样是关键的考虑因素。

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这次有幸拜读了《毫米波准光理论与技术-(第二版)》，这本书的深度和广度都令我印象深刻。从第一章开始，作者就为我们构建了一个扎实的理论基础，详细阐述了准光学的基本概念，如惠更斯-菲涅尔衍射原理、高斯光束传播特性以及各种近似方法的适用条件。特别是在讲解傍轴近似和抛物面镜的聚焦特性时，作者运用了大量清晰的数学推导和图示，使得复杂的物理过程变得直观易懂。即便是在阅读过程中遇到一些稍显晦涩的数学公式，作者也提供了详细的解释和背景知识，帮助读者逐步理解。 这本著作在毫米波这一特定频段下的应用和技术细节上，展现了极为精湛的专业性。书中深入探讨了毫米波波导、喇叭天线、透镜天线等关键器件的设计原理和性能分析。作者不仅提供了理论模型，还结合了大量实际工程中的案例，例如卫星通信、雷达系统以及射电天文学等领域，展示了准光理论在解决实际问题中的强大生命力。特别是关于毫米波器件的损耗分析和精度控制，书中给出了非常详尽的指导，这对于从事相关领域的工程师和研究人员来说，无疑是宝贵的财富。

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阅读《毫米波准光理论与技术-(第二版)》的过程，更像是一场与智慧的深度对话。我尤其欣赏书中对于毫米波应用前景的展望，以及作者在不同应用场景下对准光理论的灵活运用。例如，在生物医学成像、高分辨率雷达以及太赫兹通信等新兴领域，书中都给出了前瞻性的分析和技术路线图。作者在讲解这些内容时，充分考虑了不同应用对器件性能、系统集成度以及成本等方面的特殊要求，并提出了相应的解决方案。这本书记载的知识体系，既有深厚的学术底蕴，又有面向未来的工程实践指导。

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