电磁场与电磁波名校考研真题详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:金圣才 编

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2010-3

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787508472652

丛书系列:

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电子信息学前沿探索：从经典理论到未来技术 引言：信息时代的基石与前瞻 在信息技术飞速发展的今天，电子信息科学已经渗透到人类社会的方方面面。从微观的半导体器件到宏观的全球通信网络，其背后都离不开对基础物理规律的深刻理解和精妙应用。本书旨在为有志于深入电子信息领域的学习者，提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架。我们聚焦于信息科学中几个至关重要的核心领域，并辅以最新的技术进展和应用实例，力求构建一座连接扎实理论基础与尖端技术实践的桥梁。 本书内容涵盖了从基础理论的系统梳理，到复杂系统设计的深入探讨，特别强调了当前学术研究和工业界热点方向的融合与剖析。我们相信，只有扎根于坚实的理论土壤，才能在瞬息万变的技术浪潮中保持清晰的洞察力和创新能力。 --- 第一部分：信息论与编码理论的精深解析 信息，是现代科学和工程的灵魂。本部分将全面梳理信息论的数学基础及其在数据压缩、可靠传输中的核心地位。 第一章：信息论的数学基础与度量 本章从概率论与随机过程的视角出发，系统阐述了信息量的定义、熵（Entropy）的概念及其性质。我们将详细讨论自信息量（Self-Information）、联合熵（Joint Entropy）、条件熵（Conditional Entropy），并深入探讨互信息（Mutual Information）在衡量随机变量间依赖关系中的关键作用。夏农（Shannon）公式的推导及其在信息源可压缩性极限中的物理意义将被详尽解析。此外，我们还将引入相对熵（Kullback-Leibler Divergence），分析其在模型比较和信息损失评估中的应用。 第二章：信源编码与数据压缩技术 本章聚焦于如何高效地表示信息。我们将从无损压缩和有损压缩两个维度展开论述。在无损部分，霍夫曼编码（Huffman Coding）的构造算法、最优性证明及其在实际文件格式中的应用将被细致讲解。随后，我们将过渡到更高效的算术编码（Arithmetic Coding），并探讨Lempel-Ziv（LZ77/LZ78/LZW）族算法的原理及其在文本和图像压缩中的里程碑意义。有损压缩部分，则侧重于感知模型在信息去除中的作用，为后续的信号处理章节奠定基础。 第三章：信道编码与可靠传输 信息在传输过程中不可避免地会受到噪声干扰。本章的核心在于设计鲁棒的编码方案，以对抗信道噪声，实现可靠通信。我们将深入研究线性分组码（Linear Block Codes），包括汉明码（Hamming Codes）的构造、解码与纠错能力分析。随后，重点剖析卷积码（Convolutional Codes）的结构、Viterbi 译码算法的高效实现，以及有限状态机（FSM）在编码器和译码器设计中的角色。更先进的Turbo 码和LDPC（低密度奇偶校验码）的迭代译码思想和结构优势，将作为现代通信系统的核心内容被详细介绍。 --- 第二部分：现代通信系统与信号处理 本部分将理论知识应用于实际的通信系统设计中，探讨信号如何在物理介质中高效、准确地传输和恢复。 第四章：随机过程与噪声分析 现代通信系统必须在随机噪声背景下工作。本章首先系统回顾平稳随机过程（Stationary Processes）、宽带/窄带过程的概念，并引入功率谱密度（PSD）来描述随机信号的频率分布。重点分析高斯白噪声（AWGN）的特性及其在通信链路中的建模。此外，还将探讨马尔可夫过程（Markov Processes）在排队论和信道建模中的应用。 第五章：数字调制技术与性能评估 本章深入探讨将数字信息映射到模拟载波上的技术。我们将详细分析幅度调制（ASK）、频率调制（FSK）、相位调制（PSK）及其复合调制方式如QAM（正交幅度调制）的星座图、眼图的绘制与分析。核心在于推导在AWGN信道下，各种调制方案的误码率（BER）性能曲线，并讨论匹配滤波器的设计及其在最佳判决中的作用。 第六章：多址接入技术与频谱效率 随着用户数量的激增，频谱资源的有效利用成为关键。本章比较频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）的基本原理及其优缺点。我们将特别聚焦于扩频通信（Spread Spectrum）技术，包括直扩（DSSS）和跳频（FHSS），分析其抗干扰能力和低截获概率的实现机制。对于现代蜂窝网络，OFDM（正交频分复用）的原理、循环前缀（CP）的引入、以及对码间串扰（ISI）的抑制作用，将作为核心内容进行深入剖析。 --- 第三部分：电磁学基础的深化与应用 本部分回顾并深化了电磁场理论，将其与实际的微波和射频工程问题紧密结合。 第七章：麦克斯韦方程组的矢量分析与波动方程 本章是对经典电磁场理论的系统性回顾和深化。重点在于麦克斯韦方程组在时域和频域下的完整形式，以及它们如何导引出波动方程。我们将运用矢量分析工具（散度、旋度、梯度）来理解场源的关系，并详细分析平面电磁波在理想介质、导体和介质交界面上的传播特性（反射与折射的菲涅尔公式）。 第八章：传输线与阻抗匹配网络 在高频应用中，导线表现为传输线。本章讲解集总电路到分布电路的过渡，分析特性的阻抗（Characteristic Impedance）、传播常数的物理意义。史密斯圆图（Smith Chart）将作为核心工具，用于电抗和负载阻抗的可视化。我们将详细推导无损传输线上的电压和电流分布，并系统设计单节/多节匹配网络、抗阻抗变换器，以确保最大功率传输。 第九章：导波理论与微波器件 本章探讨电磁波在特定结构中（如波导）的限制传播模式。我们将分析矩形波导和圆波导中的截止频率、TE/TM 模式的场分布，以及导波速度的概念。随后，将视角转向实际的微波元件，如腔振荡器、滤波器的等效电路模型（Butterworth, Chebyshev），以及耦合线结构在功分器和耦合器中的应用。 --- 第四部分：前沿热点与交叉领域 本部分聚焦于当代电子信息科学中最活跃的研究方向，连接理论与未来的工程实践。 第十章：半导体器件物理基础与集成电路设计 本章从量子力学角度回顾能带理论，分析PN结的形成与特性，并深入探讨BJT和MOSFET的工作原理。我们将从器件层面理解信号的产生与放大，并介绍CMOS 反相器的静态与动态特性分析。最后，将引入版图设计与互连线效应对高速电路性能的影响。 第十一章：射频识别（RFID）与无线传感器网络（WSN） 本章将前述的电磁波、调制和信号处理知识整合到具体的应用场景中。RFID系统将从电磁耦合和电感耦合两个模式进行分析，探讨其耦合系数和能量收集的机制。在WSN部分，重点讨论低功耗设计、自组织网络协议，以及如何利用环境能量（如光、温差）实现能量采集（Energy Harvesting）。 第十二章：计算电磁学方法（CEM）简介 为了解决复杂结构中的电磁问题，数值方法必不可少。本章将概述几种主流的计算电磁学方法，包括有限差分法（FDTD）的时域迭代求解、矩量法（MoM）在电流求解中的应用，以及有限元法（FEM）在求解复杂介质结构问题中的优势。重点在于理解这些方法的适用范围、网格划分策略以及计算复杂度。 结语 本书试图构建一个从信息本质到物理实现，再到前沿应用的完整知识链条。通过对这些核心模块的系统学习，读者将能够掌握电子信息科学的内生逻辑，并为未来在通信、微波、集成电路或信号处理等任何一个细分领域进行深入研究和创新奠定坚实的基础。本书的结构设计旨在引导读者进行融会贯通式的学习，超越单一学科的限制，培养面向复杂系统工程的综合思维能力。

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