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页数:202

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出版时间:2009-5

价格:22.00元

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isbn号码:9787502170585

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• 电路基础
• 电路分析
• 模拟电路
• 电子技术
• 电气工程
• 基础电子学
• 电路原理
• 线性电路
• 电工学
• 大学教材

《电磁场与波的现代应用》 图书简介 本书深入探讨了电磁场与波这一核心物理学领域，并着重于其在当代工程技术中的前沿应用。不同于侧重基础电路分析或传统电子学原理的著作，《电磁场与波的现代应用》将焦点放在了理解和驾驭高频、复杂电磁现象的理论框架及其工程实现上。 本书的结构设计旨在引导读者从麦克斯韦方程组的严谨推导出发，逐步过渡到对特定应用场景中电磁行为的精确建模和仿真。我们认为，在信息高速传输、无线通信乃至精密传感等现代技术领域，对电磁场的深刻理解是实现技术突破的关键。 第一部分：理论基石与方法论 第一部分建立起坚实的数学和物理基础。我们不会花费大量篇幅在欧姆定律或基尔霍夫定律的简单应用上，而是将重点放在了如下几个关键领域： 麦克斯韦方程组的广义形式与边界条件： 详细阐述了在不同介质界面（如导体、电介质、磁性材料）上电场、磁场、电位移和磁场强度应满足的动态边界条件。这对于理解天线辐射、传输线反射和波导模式的形成至关重要。 波动方程的解析解与数值方法基础： 深入研究了齐次和非齐次波动方程在直角、柱面和球坐标系中的求解方法。特别地，本书引入了有限差分时域（FDTD）方法和有限元方法（FEM）的基本思想，这些是现代电磁仿真软件的核心。 坡印廷矢量与能量流分析： 强调了坡印廷矢量在描述电磁能量定向传输中的核心作用，并将其应用于分析损耗、辐射效率和电磁兼容性（EMC）问题。 第二部分：传输线与微带技术 本部分完全聚焦于高频信号的精确引导和控制，这是现代电子封装和高速电路设计的核心挑战。 高频传输线理论： 彻底摒弃了低频下电阻、电感、电容的集中参数模型，转而采用分布参数模型。详细分析了传输线上的电压、电流的相量形式，以及反射系数和驻波比（VSWR）的物理意义。史密斯圆图（Smith Chart）的构建原理及其在阻抗匹配、稳定性和反馈分析中的实际应用占据了重要篇幅。 微带线与带状线结构分析： 针对印刷电路板（PCB）上常用的传输线结构，本书提供了精确的有效介电常数（$epsilon_{re}$）和特征阻抗（$Z_0$）的计算模型，包括修正的闭式公式和数值拟合方法。我们探讨了色散效应、串扰（Crosstalk）以及过孔（Via）结构引入的寄生效应。 无源射频/微波电路设计： 基于传输线理论，设计了如L/C匹配网络、巴伦（Balun）、功率分配器和定向耦合器。这些设计均以确保信号的完整性、最小化损耗为首要目标。 第三部分：天线理论与辐射特性 本部分深入解析了能量从导波结构向自由空间辐射的物理过程，这是无线通信、雷达和射频识别（RFID）技术的基石。 基本天线单元分析： 详细分析了偶极子天线（特别是半波长偶极子）、环形天线和磁环天线的辐射场、输入阻抗和方向图。重点讨论了有效辐射面积（ERA）和有效接收面积（Aem）的概念。 阵列天线理论： 介绍了天线阵的原理，包括均匀线性阵（ULA）的导向性（Steering）和波束宽度控制。着重分析了泰勒综合法等先进的旁瓣抑制技术。 高级天线设计考量： 探讨了宽带天线、多频天线的设计挑战，并引入了诸如共形天线和印刷超材料天线（Metamaterial Antennas）等新兴概念，以满足现代系统中对小型化、多功能性的需求。 第四部分：波导、谐振腔与电磁兼容性（EMC） 第四部分关注电磁波在有限空间内的传播和约束，以及如何控制和管理系统中的电磁噪声。 导波结构分析： 对矩形波导、圆波导和微带谐振腔的截止频率、模式（TE/TM/TEM）特性进行了详尽的分析。这部分内容是设计高功率射频器件（如滤波器、混频器）的基础。 电磁兼容性（EMC/EMI）： 本章是本书的重要特色之一。它不再局限于基础的静电放电（ESD），而是深入分析了电磁干扰（EMI）的产生机理、传播路径（辐射与传导）以及抑制技术。内容涵盖了屏蔽设计（屏蔽效能SE）、滤波器的选择与布局、以及电磁热效应分析。 电磁散射与目标识别： 简要介绍了雷达截面积（RCS）的概念及其计算的难度，为读者理解目标识别和隐身技术提供了理论背景。 总结 《电磁场与波的现代应用》是一本面向高年级本科生、研究生以及从事射频、微波、通信和电子封装领域的工程师的参考书。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数和复变函数基础，并旨在培养读者运用先进的数学工具解决实际复杂电磁问题的能力，而非仅仅停留在对基础电路定律的机械应用。本书的价值在于其对动态、高频电磁现象的深度剖析及其工程化转化的过程。

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说实话，我最喜欢这本书的地方在于它对非正弦周期信号和傅里叶级数应用的讲解。很多电路书对傅里叶分析一带而过，但《电路基础》用了整整一个单元来剖析这个问题。作者没有把傅里叶级数仅仅视为一种数学工具，而是将其上升到了信号处理的视角来阐述。比如，书中通过一个方波信号的分解，详细展示了高次谐波分量是如何影响波形失真的，以及如何通过滤波器来消除这些不必要的谐波。这让我意识到，在实际的电源设计和信号传输中，谐波失真是一个多么严重且普遍的问题。更棒的是，书中还提到了周期性信号的平均功率和有效值计算，这些都是在实际交流电路分析中至关重要的参数。通过这些章节，我不再满足于仅仅计算正弦交流电路的相量，而是开始思考如何用更通用的方法去分析那些充满“毛刺”和“尖峰”的实际电信号。这种从基础理论到实际工程问题的无缝衔接，让学习过程充满了探索的乐趣。

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如果说有什么方面能让我对这本《电路基础》挑出“刺”的话，那可能就是它对现代电子电路，比如半导体器件基础的涉猎相对有限，毕竟书名就点明了“基础”。但话又说回来，正是因为专注于核心的线性电路理论，这本书才能做到如此的扎实和深入。它对线性代数方法（如矩阵求逆在节点电压法中的应用）的介绍，让我感受到了数学美学在工程中的体现。作者非常强调对称性在简化计算中的作用，尤其是在分析对称性负载时，通过降低求解阶数，能极大地提高计算效率。这种对“巧算”的推崇，体现了作者深厚的工程智慧。总而言之，这本书更像是一份精雕细琢的“内功心法”教材，它没有急于带你去看那些花里胡哨的“招式”（比如集成电路应用），而是耐心地打磨你的基本功底。在我看来，只有把这本“内功心法”吃透了，未来学习任何分支电路理论都会事半功倍，它为我构建了一个牢不可破的电路理论基石。

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这本书的排版和插图设计，简直是工程类书籍中的一股清流。我接触过很多电路书，图示往往是黑白、线条僵硬，让人看了就犯困。但《电路基础》的彩色插图不仅精美，而且信息密度极高。比如，在讲解磁耦合和互感时，那些三维的线圈结构图，配合着箭头指示电流和磁通的方向，哪怕是第一次接触耦合电感的复杂概念，也能迅速在脑海中构建出物理模型。另外，书中的例题选择也是独具匠心。它们很少是那种为了凑数而设置的“送分题”，而是紧密围绕着理论难点展开的深度剖析。每一个例题的解答步骤都极为详尽，不仅给出了最终答案，更重要的是，它清晰地标明了每一步所依据的定理或公式，甚至会给出“替代解法”的提示，鼓励读者用不同的思路去验证结果。这种“手把手”的教学方式，极大地提升了我的解题信心，也让我养成了系统性验证答案的良好习惯。

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我必须承认，在翻阅这本《电路基础》的某个章节时，我差点被那些复杂的瞬态响应分析给“劝退”了。不过，这本书的处理方式确实高明，它没有一开始就抛出拉普拉斯变换，而是先从一阶和二阶电路的直流激励下的自然响应入手，用求解微分方程的方式，一步步引导我们理解暂态过程的物理意义。特别是作者在分析二阶RLC电路的阻尼情况时，那种对临界阻尼、过阻尼和欠阻尼的细致区分和图形化展示，简直是教科书级别的范例。我之前在其他教材上看到的讲解，往往只给出数学解，让人搞不清楚在物理上这意味着什么。但这本书，通过波形图的对比，清晰地展示了不同阻尼情况下，电流和电压是如何“优雅”或“剧烈”地达到稳态值的，这极大地帮助我建立起了对动态系统稳定性的直观认识。当我最终接触到拉普拉斯变换时，感觉就像是获得了“超能力”一样，原本复杂的微分方程，通过频域的代数运算瞬间迎刃而解。这本书的深度和广度，尤其是对瞬态分析的处理，远超出了我预期的一本“基础”读物应有的水平。

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这本《电路基础》真是让我大开眼界，尤其是在那些关于基础元件特性的探讨上，简直细致入微。我记得我刚开始接触电路理论的时候，对电阻、电容、电感这些基本概念总是似懂非懂，书里对它们工作原理的阐述，不是那种干巴巴的公式堆砌，而是通过非常形象的比喻和深入的物理图像，让我一下子就抓住了核心。比如，它对电容充放电过程的讲解，不是简单地给出一个时间常数公式，而是详细分析了电荷如何在介质中积累和释放的微观过程，这让我对交流电路中的相位关系有了更深刻的理解。更让我印象深刻的是，作者在讲解基尔霍夫定律时，没有仅仅停留在“电流守恒、电压平衡”的层面，而是结合了实际的工程实例，比如一个复杂的电力分配网络，来展示这些定律在实际应用中的强大威力。读完这部分，我感觉自己不再是简单地套用公式解题，而是真正理解了电流和电压在电路中是如何“流动”和“分配”的，这对于后续学习更复杂的电路分析方法，比如网格法和节点电压法，起到了非常坚实的铺垫作用。这本书的叙事逻辑非常清晰，每深入一个新概念，都会回顾前一个知识点，确保知识体系的完整性和连贯性，这一点对于自学者来说是极其友好的。

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