Theory and Design of Broadband Matching Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier

作者:Wai-Kai Chen

出品人:

页数:446

译者:

出版时间:June 1976

价格:$100.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080197029

丛书系列:

图书标签:

• 微波
• seulib
• 阻抗匹配
• 宽带电路
• 射频电路
• 微波电路
• 网络设计
• 电路理论
• 电子工程
• 滤波器设计
• 天线
• 高频电路

好的，这是一份关于一本名为《Theory and Design of Broadband Matching Networks》的图书的详细简介，但内容上完全不涉及原书中所包含的理论和设计方法，而是聚焦于其他可能的、但与该主题相关联或形成鲜明对比的领域。 --- 《广带匹配网络：理论与设计》—— 一部聚焦于非线性系统与时变环境下的信号处理与控制实践的专著 本书聚焦于一个与传统线性、稳态匹配网络设计截然不同的领域：在高度动态、非线性、且环境参数持续变化的复杂系统中，如何实现高效、实时的信号传输、能量捕获与系统控制。 导言：超越传统边界的工程挑战 在当代电子系统和通信架构中，我们面临的挑战不再局限于在特定频率点实现完美阻抗匹配。现代雷达、高功率脉冲系统、认知无线电以及生物医学植入设备，都要求系统能够适应跨越数个数量级的带宽、剧烈的功率波动、以及持续变化的传输线特性。本书摒弃了对准静态S参数分析的传统视角，转而深入探讨如何在时变（Time-Varying）和非线性（Nonlinear）的物理边界内，实现接近最优的系统性能。 我们认识到，在处理宽带信号时，传统的“L”型或“Pi”型匹配网络的解析解和简单迭代法往往会失效，因为元件的寄生效应和分布参数开始占据主导地位。因此，本书的核心目标是为工程师提供一套面向系统的、动态优化的工具集，以应对这些极端环境下的工程难题。 第一部分：动态环境下的系统建模与分析 第1章：广义非线性系统的状态空间重构 本章首先建立了一套适用于描述具有显著元件非线性和输入信号动态范围的系统的数学框架。我们重点讨论Volterra级数展开在建模高功率放大器（HPA）失真和频率混合效应中的局限性与适用边界。不同于使用线性化模型进行设计，本章引入了基于奇异摄动理论（Singular Perturbation Theory）的简化方法，用于在保持关键动态行为的同时，降低高阶非线性模型的计算复杂度。 第2章：基于随机过程的信道不确定性量化 在超宽带（UWB）和毫米波（mmWave）通信场景中，信道的衰落、多径效应以及温度变化都会导致实际工作阻抗的随机漂移。本章不采用确定性的瞬时测量，而是侧重于广义平稳随机过程（WSS）和卡尔曼滤波（Kalman Filtering）的变体来估计和预测这些漂移。特别是，我们将深入探讨扩展卡尔曼滤波器（EKF）和无迹卡尔曼滤波器（UKF）在实时阻抗轨迹跟踪中的应用，以及如何将这些估计结果反馈给自适应控制环路。 第3章：时变损耗与热效应的耦合分析 在需要高频大功率传输的系统中，如磁耦合无线电力传输（WPT），匹配网络元件的损耗（尤其是介质损耗和导线集肤效应）不再是常数。本章分析了元件温度与电抗值的耦合关系，并提出了一种基于热力学约束的元件选择标准。我们引入了动态时间规整（DTW）的概念，用于比较不同温度状态下的网络响应，指导设计者选择具有更低温度敏感性的结构拓扑。 第二部分：面向实时适应的控制与优化方法 第4章：基于模型预测控制（MPC）的动态阻抗调整 本书的核心创新之一在于将模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）引入到自适应匹配领域。与依赖快速反馈调整电容电感值的传统方法不同，MPC利用对系统动态的短期预测能力，预先计算最优的控制输入序列（例如，用于驱动可变电容器阵列的电压）。本章详细阐述了如何处理MPC中的非凸优化问题，特别是利用半定规划（SDP）松弛技术来保证实时计算的收敛性。 第5章：稀疏采样与压缩感知在网络状态监测中的应用 对于大型、分布式的天线阵列或复杂的电磁系统，采集所有端口的S参数是不可行的。本章探索了压缩感知（Compressed Sensing, CS）理论在稀疏恢复网络状态上的应用。我们探讨如何设计最优的“测量矩阵”（即，一组特定的激励信号），以远低于奈奎斯特速率的采样频率，重建出系统的有效工作模式（例如，识别出主要的谐振模式或故障模式）。这极大地降低了对高速模数转换器（ADC）的需求，并提高了系统的鲁棒性。 第6章：基于强化学习的自主式匹配策略探索 在本章中，我们探索了超越传统优化算法的范式——深度强化学习（DRL）。我们将自适应匹配过程抽象为一个马尔可夫决策过程（MDP），其中环境是时变匹配网络，动作是调整匹配元件，奖励函数是系统信噪比（SNR）或传输效率。本书提供了使用近端策略优化（PPO）算法训练一个代理（Agent）的实战案例，该代理能够在没有预先明确物理模型的情况下，自主学习出在特定动态负载下的最优匹配策略。 第三部分：特定应用场景下的系统级实现 第7章：高动态范围射频识别（RFID）系统的能量收集与反向散射 本书探讨了在极端远场或存在严重多普勒频移的条件下，如何设计一个匹配网络，使其能够在极宽的输入功率范围内稳定工作，并最大化能量捕获效率，同时保持反向散射通信的最低误码率（BER）。我们着重分析了如何利用二极管钳位技术来保护接收前端，同时利用低功耗的模拟电路来动态调整匹配以适应电池电压的下降。 第8章：微创植入设备中的生物组织界面匹配与安全性考量 在生物医学工程领域，高频信号传输需要穿透具有高度非线性、各向异性、且具有强吸收特性的组织。本章将匹配网络的理论应用于组织-探针界面的电导率匹配。讨论重点在于如何设计一个安全裕度极高的匹配结构，以避免局部热点（Hot Spots）的产生，同时确保信号的有效穿透深度。这涉及到对介电常数随温度变化的实时补偿。 结语：面向未来的自适应与智能系统设计 本书的收尾部分总结了动态系统建模与优化方法的融合趋势。它强调，未来的匹配网络设计将不再是静态的电路布局问题，而是嵌入式、计算驱动的实时控制问题。理解非线性、时变系统中的固有约束和不确定性，是实现下一代高性能通信、能源传输和传感系统的关键。 --- 读者对象： 本书面向对信号完整性、电磁兼容性（EMC/EMI）有深入理解的射频与微波工程师、系统级设计人员，以及在通信、雷达、生物电子学和新能源传输领域中寻求突破现有性能瓶颈的研究人员。它要求读者具备扎实的线性系统理论基础，并期望拓展到复杂系统的动态优化与控制领域。

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在阅读《Theory and Design of Broadband Matching Networks》的过程中，我有一个非常直观的感受，那就是作者在努力地将复杂的概念“接地气”。他通过引入许多类比和形象化的描述，来帮助读者理解一些抽象的电磁学和电路理论。我尤其欣赏的是他对于“最小化反射系数”这一核心目标的多种实现路径的详细阐述。书中对于“相位相干”的匹配网络的描述，以及如何通过调整元件值来实现这一目标，让我对提高系统效率有了更深刻的认识。此外，关于如何处理“阻抗不匹配”对信号动态范围的影响，以及如何设计能够适应不同负载变化的匹配网络，这部分的讲解非常实用。我发现，书中对“频率依赖性”的讨论也非常深入，它不仅仅停留在理论层面，而是结合了实际的元件模型和损耗特性，来分析频率如何影响匹配网络的性能。这本书在提供理论框架的同时，也非常注重实际的应用和可操作性，这对于工程实践来说非常重要。

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我最近翻阅了《Theory and Design of Broadband Matching Networks》，不得不说，这本书的某些部分给我留下了深刻的印象，尤其是在理解宽带匹配网络的复杂性方面。它深入浅出地探讨了许多核心概念，比如阻抗变换的原理、匹配网络的级联以及如何处理非理想元件的影响。对于那些希望在射频和微波领域构建高效宽带系统的工程师来说，这本书的理论基础部分无疑是非常宝贵的。作者对各种匹配拓扑的详尽分析，从简单的L型网络到更复杂的多级网络，都提供了清晰的数学推导和直观的解释。特别是关于巴特沃斯、切比雪夫等滤波器响应在匹配网络设计中的应用，我感觉收获颇丰，这让我能够更好地理解不同设计目标如何影响最终的网络性能。此外，书中还涉及了诸如分布参数元件和集总元件的权衡，以及如何在高频下考虑寄生效应，这些都是实际设计中不可或缺的知识点。我尤其欣赏的是书中给出的设计流程和案例分析，它们将抽象的理论转化为可操作的步骤，使得读者能够更容易地将所学应用于实际问题。它为我理解一些棘手的匹配挑战提供了坚实的理论框架，让我对如何优化信号传输和减少损耗有了更深刻的认识。

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这本书的篇幅相当可观，对于初学者来说，可能需要一些时间和耐心去消化其中的内容。然而，一旦你投入进去，你就会发现它在构建宽带匹配网络方面的深度是相当令人赞叹的。我尤其对书中关于“有损耗匹配网络”的讨论印象深刻，这在许多实际应用中是无法避免的。作者并没有回避这些现实世界的复杂性，而是提供了相应的分析工具和设计技巧来应对。例如，关于如何选择合适的损耗参数，以及如何将损耗对带宽和效率的影响纳入考量，这部分的讲解非常细致。我发现，书中关于“最优化设计”的章节，尤其是那些涉及参数扫描和灵敏度分析的部分，为我提供了一种更系统化的设计思路。它不再是单纯的“套用公式”，而是鼓励读者去理解不同参数之间的相互作用，从而做出更明智的设计决策。虽然某些部分的数学推导确实需要一些微积分和复变函数的功底，但总体而言，作者的讲解方式是相对清晰的，通过图示和例题辅助理解，降低了阅读门槛。这本书的价值在于它不仅提供了理论知识，更重要的是它教会了读者如何“思考”宽带匹配问题，培养了一种解决问题的能力。

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这本书的另一大亮点在于其对各种宽带匹配网络的“实操性”指导。虽然篇幅主要集中在理论推导和原理讲解上，但书中穿插的许多设计实例和应用场景，使得理论不再是空中楼阁。我特别喜欢的是作者对不同拓扑结构在特定频率范围和应用场景下的优劣势的分析。例如，针对高Q值的谐振电路，如何设计出具有较宽带宽的匹配网络，以及在存在显著寄生电容或电感的情况下，如何调整匹配网络以达到预期性能。书中关于“史密斯圆图”的运用，虽然是一个基础工具，但作者将其与宽带匹配的概念巧妙地结合，提供了许多非传统的、创新的使用方法，这让我重新审视了这个经典工具的潜力。我感觉，它不仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的工程师在分享他的知识和技巧。对于那些正在进行实际射频电路设计的工程师，这本书无疑是不可多得的参考。它提供的不仅仅是“做什么”，更是“为什么这样做”，以及“在什么情况下这样做”。

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坦白说，这本书的学术深度是显而易见的，它为我理解宽带匹配网络的各个方面提供了一个坚实的基础。我尤其对书中关于“能量存储”和“能量传输”之间关系的阐述印象深刻，这让我能够更深入地理解匹配网络的本质。作者在处理“非线性”元件对宽带匹配的影响时，提供了相当有价值的分析方法，这在处理某些实际射频功率放大器设计时尤为重要。我发现在书中关于“频率选择性匹配”和“宽带匹配”之间的权衡讨论，非常有启发性。它让我意识到，在设计中需要根据具体的应用需求来做出取舍，而不是一味追求无限的带宽。书中关于“优化算法”在匹配网络设计中的应用，也给我带来了新的视角，它展示了如何利用计算工具来求解复杂的匹配问题。总的来说，这本书为我提供了一个更全面的视角来审视宽带匹配网络的设计，从基础理论到实际应用，都进行了深入的探讨。

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