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出版者:

作者:Howe, Harlan

出品人:

頁數:356

译者:

出版時間:1974-12

價格:$ 154.81

裝幀:

isbn號碼:9780890060209

叢書系列:

圖書標籤:

• 微帶綫
• 射頻電路
• 電路設計
• 微波工程
• 阻抗匹配
• 高頻電路
• 電路分析
• 傳輸綫
• 濾波器設計
• 射頻器件

射頻與微波工程領域經典著作： 《高頻傳輸綫理論與應用》 作者： 羅伯特·J·霍爾姆（Robert J. Holm） 齣版社： 威利-電子工程技術齣版社 齣版年份： 2018年 --- 內容簡介： 本書是射頻與微波工程領域內一本權威且內容詳實的專著，它係統而深入地探討瞭高頻傳輸綫的基本理論、分析方法以及在現代電子係統中的實際應用。全書旨在為電氣工程、電子科學與技術、通信工程等相關專業的學生、研究人員及資深工程師提供一個全麵、嚴謹的理論框架和實用的設計工具。 本書結構嚴謹，邏輯清晰，共分為十四章，從基礎概念的建立到復雜係統的實現，層層遞進。 第一部分：傳輸綫基礎與電磁場理論迴顧 前三章主要迴顧和奠定讀者在理解高頻現象所需的電磁場理論基礎，並引入傳輸綫的基本模型。 第一章：電磁場理論基礎迴顧 本章首先對麥剋斯韋方程組在頻域和時域中的形式進行瞭詳細闡述，重點強調瞭邊界條件對電磁波傳播的影響。隨後，深入探討瞭坡印亭矢量（Poynting Vector）在能量傳輸分析中的作用，並引入瞭波導理論的初步概念，為後續傳輸綫分析打下堅實的電磁場基礎。 第二章：集總電路模型到分布電路模型的過渡 本章是理解高頻效應的關鍵。它詳細分析瞭當信號上升時間與傳輸綫長度相關時，傳統集總元件電路模型失效的原因。通過引入單位長度的電容（$C$）、電感（$L$）、電阻（$R$）和電導（$G$）參數，構建瞭著名的特勒格根-赫維賽德（Telegrapher's Equations），並推導瞭電壓和電流在時間域和頻域的傳播方程。 第三章：理想無損傳輸綫的特性分析 聚焦於理想情況下（$R=G=0$）的傳輸綫。本章詳細推導瞭特徵阻抗（$Z_0$）、傳播常數（$gamma$）以及相速度和群速度的概念。通過引入輸入阻抗的概念，解釋瞭在不同負載條件（開路、短路）下，電壓和電流的駐波模式形成過程，並首次引入瞭反射係數（$Gamma$）和電壓駐波比（VSWR）作為衡量傳輸效率的關鍵指標。 第二部分：傳輸綫分析工具與設計方法 核心章節集中於分析和解決實際傳輸綫中的阻抗匹配問題，這是射頻電路設計中最核心的部分。 第四章：史密斯圓圖（Smith Chart）的原理與應用 本章被譽為全書的“工具箱”核心。它不僅詳細講解瞭史密斯圓圖的幾何構造原理（如何將復數歸一化阻抗映射到圓圖上），更重要的是，演示瞭如何利用圓圖進行無源器件的阻抗匹配網絡設計。包括單元件匹配（L-C匹配）和雙元件匹配的詳細步驟和案例分析。 第五章：阻抗匹配技術詳解 超越史密斯圓圖的純圖形解法，本章深入探討瞭各種具體的阻抗匹配網絡拓撲結構，如L型網絡、$pi$型網絡和T型網絡。同時，引入瞭利用傳輸綫段本身進行匹配的方法，例如使用$lambda/4$阻抗變換器和利用短路或開路$lambda/4$綫作為並聯或串聯匹配元件。 第六章：傳輸綫的功率傳輸與損耗分析 本章將分析從理想模型過渡到實際模型（有損耗傳輸綫）。詳細計算瞭介質損耗（由電導$G$引起）和導體損耗（由電阻$R$引起），並引入瞭損耗因子（Dissipation Factor）和插入損耗（Insertion Loss）。同時，詳細分析瞭在給定頻率下，傳輸綫上的最大可用功率與允許的電壓/電流限製。 第七章：不連續性與散射參數（S-Parameters） 這是連接傳輸綫理論與現代網絡分析儀（VNA）測量的關鍵章節。本章解釋瞭當傳輸綫連接到非理想器件（如放大器、濾波器）時，阻抗失配導緻的能量反射和透射現象。係統地推導瞭二端口網絡S參數的定義、物理意義及其與Z、Y、H參數之間的相互轉換關係。強調瞭S參數在描述高頻網絡性能中的不可替代性。 第三部分：特定傳輸綫結構與高級應用 本書隨後轉嚮具體的物理結構實現，這是連接理論與PCB/微帶設計之間的橋梁。 第八章：平行雙綫（Parallel-Wire）傳輸綫 詳細分析瞭平行雙綫結構的電磁場分布、特徵阻抗的計算公式（考慮集膚效應），並討論瞭其在印刷電路闆（PCB）布局中常見的耦閤效應和串擾問題。 第九章：同軸電纜（Coaxial Cable） 探討瞭同軸電纜的橫電磁波（TEM）模式傳播特性，計算瞭內外導體尺寸對特徵阻抗、屏蔽性能和最高工作頻率的影響。特彆分析瞭模態截止頻率的概念。 第十章：微帶綫（Microstrip Line）結構 這是現代高頻電路中最常用的結構。本章深入探討瞭微帶綫的準TEM模式。重點介紹瞭計算有效介電常數（$epsilon_{reff}$）、特徵阻抗（$Z_0$）的近似模型（如Hammerstad和Wheeler公式的適用性），以及綫寬、闆厚度對色散效應的影響。 第十一章：帶狀綫（Stripline） 作為屏蔽結構，帶狀綫提供瞭更好的隔離度。本章對比瞭帶狀綫與微帶綫的特性差異，重點分析瞭其更低的色散特性，以及在設計中如何處理封裝和接地層的影響。 第十二章：耦閤傳輸綫與交叉耦閤 本章涉及高密度集成電路中的重要問題。詳細分析瞭平行耦閤綫對（如用於定嚮耦閤器或耦閤綫濾波器）的互感和互容係數，以及如何通過耦閤係數的設計來控製功率分配和濾波響應。 第四部分：高級主題與係統集成 最後幾章將所學的知識應用於實際的係統設計挑戰。 第十三章：色散與群速度的精確計算 針對微帶綫等非TEM模式傳輸綫，本章使用更精確的數值方法（如有限元法或矩量法的部分原理）來分析色散現象，並教授如何通過測量或高級仿真工具來確定實際的群延遲，這對於脈衝信號和高速數據傳輸至關重要。 第十四章：電磁兼容性（EMC）與接地技術 本書以係統級的視野收尾。本章探討瞭傳輸綫效應如何導緻電磁乾擾（EMI）。重點討論瞭信號完整性（SI）和電源完整性（PI）問題，分析瞭地彈（Ground Bounce）、反射導緻的過衝和下衝。最後，提齣瞭優化的布局、去耦電容放置策略以及多層闆中的參考平麵切換對信號質量的綜閤影響。 讀者對象： 本書內容深度適中，既包含瞭工程實踐中必需的快速設計方法（如史密斯圓圖），也融入瞭嚴謹的電磁場理論推導，是從事射頻前端、微波放大器、濾波器、天綫饋電網絡以及高速數字電路設計人員的理想參考書。通過對本書的學習，讀者將能夠從根本上理解高頻信號在介質上傳輸的本質，並能獨立設計、仿真和驗證各種傳輸綫相關的電路模塊。

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我發現這本書的語言風格非常專業但又不失親切感，讀起來像是在聽一位經驗豐富的導師在做一對一輔導。作者很少使用那種故作高深的術語堆砌，而是傾嚮於用精確、務實的工程語言來闡述問題。例如，在討論PCB材料的選擇時，作者沒有停留在講解介電常數和損耗角正切的數值差異，而是結閤瞭不同材料在實際溫度變化和濕度環境下的性能錶現，並對比瞭它們在批量生産中的成本效益。這種將電氣性能、機械特性和經濟因素融閤在一起的討論方式，極大地拓寬瞭我的設計視野。這本書讓我意識到，頂尖的射頻/微波設計遠非純粹的理論計算，它是一門需要綜閤考慮多方麵約束條件的藝術。我強烈推薦給所有希望在高速/高頻PCB設計領域深耕的工程師，這本書的價值遠超其定價。

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這本書最讓我感到震撼的是它對設計流程的係統性梳理。它不僅僅是一個公式集，更像是一部完整的項目實施指南。作者似乎將自己多年來從失敗中學到的經驗教訓都融入瞭文字中，特彆是在“設計迭代與優化”這個環節的描述尤其精闢。例如，書中詳細闡述瞭在進行初步設計後，如何根據仿真結果反推設計缺陷，並提齣瞭幾套可行的修正方案，每種方案都有其對應的優缺點和適用場景。這種從“理想模型”到“真實世界”的過渡描述，是教科書上鮮少提及的寶貴財富。通過閱讀這本書，我明顯感覺到自己在評審設計方案時，眼光變得更加全麵和批判性瞭，不再滿足於簡單的功能實現，而是開始主動關注潛在的性能瓶頸和製造限製。對於渴望從“閤格工程師”躍升到“優秀架構師”的人來說，這種係統性的思維訓練是無價的。

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這本書的封麵設計得很有意思，那種深藍色的背景配上簡潔的白色字體，立刻就給人一種專業、嚴謹的感覺。我原本以為“Stripline Circuit Design”會是一本晦澀難懂的教科書，但翻開目錄後，我發現它的結構安排得非常閤理。作者似乎非常懂得初學者的痛點，從基礎的電磁場理論開始，循序漸進地引入瞭傳輸綫理論，然後纔開始深入到微帶綫和帶狀綫的設計細節。特彆是關於阻抗匹配的部分，作者沒有簡單地給齣公式，而是用大量的圖示和實際案例來解釋為什麼某些結構會導緻特定的反射和損耗，這對於我這種動手能力強、喜歡直觀理解的讀者來說，簡直是福音。書中穿插的案例分析，涵蓋瞭從簡單的濾波器到復雜的耦閤綫結構，每一步的設計考量都寫得非常透徹，讓我感覺不是在看一本理論著作，而是在跟隨一位資深工程師的實踐指導。我尤其欣賞它在仿真工具應用上的側重，很多章節都提到瞭如何使用常用的EM仿真軟件來驗證理論設計，這極大地縮短瞭從理論到實踐的鴻溝，讓讀者能夠立刻將學到的知識應用到實際工作中去。

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坦白說，我對這本書的排版和圖錶質量印象非常深刻。在高頻電路設計領域，清晰的圖示是理解復雜結構的生命綫，而這本書在這方麵做得近乎完美。那些剖視圖、場分布圖以及性能指標麯綫，都使用瞭非常高的分辨率和精確的標注。我記得有一部分講解層疊結構時，作者使用瞭多層透明度的圖示來疊加顯示不同的金屬層和介質層，這種可視化處理極大地幫助我理解瞭三維結構是如何影響電磁場的分布的。更難能可貴的是，作者在引入新概念時，總是會先迴顧相關的基礎知識，確保讀者不會因為知識點的跳躍而感到睏惑。這種“溫故而知新”的寫作風格，使得即便是那些比較前沿、涉及到復雜數學推導的部分，讀起來也顯得有條不紊，不至於讓人在半途就感到氣餒。它給人的感覺是，作者在全力以赴地幫助你掌握知識，而不是簡單地堆砌信息。

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這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，它絕對不是那種隻停留在錶麵概念介紹的入門讀物。我注意到作者在討論高頻效應時，對非理想因素的考量非常細緻，比如介質損耗、導體粗糙度、以及封裝效應的影響，這些都是在很多標準教材中容易被忽略的細節。特彆是關於交叉耦閤和串擾的章節，我花瞭很長時間去研究，書中不僅分析瞭耦閤的物理機製，還提供瞭多種抑製耦閤的結構優化方法，配有大量的S參數變化麯綫作為佐證。閱讀這本書的過程中，我常常需要停下來，對照我正在做的項目中的一些設計問題，然後迴頭翻閱相關章節，總能找到啓發性的思路。它不僅僅是教你“怎麼做”，更是在引導你思考“為什麼這樣做會更好”。那種對細節的執著和對工程實踐的尊重，讓這本書在眾多同類技術書籍中脫穎而齣，成為瞭我案頭必備的參考手冊，我甚至會用它來反駁一些同事過於簡化的設計假設。

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