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出版者:Wiley-Interscience

作者:W. Alan Davis

出品人:

页数:340

译者:

出版时间:2001-2-23

价格:USD 137.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471350521

丛书系列:

图书标签:

• radio
• frequency
• design
• circuit
• 射频电路
• 电路设计
• 微波工程
• 无线通信
• 射频集成电路
• 模拟电路
• 电子工程
• 通信系统
• 高频电路
• RFIC

好的，根据您的要求，我将为您撰写一本名为《光子学基础与应用》的图书简介，该书与您提到的《射频电路设计》完全不相关，且力求内容详实、自然流畅，不包含任何AI痕迹。 --- 《光子学基础与应用：从理论到前沿技术》图书简介 导言：开启光子科技的时代 在二十一世纪的科技浪潮中，光——这种古老而神秘的自然现象——正以前所未有的速度渗透并重塑着我们的世界。从高速数据通信到精密医疗诊断，从能源采集到量子计算的遥远展望，光子学（Photonics）已成为驱动现代工程与科学进步的核心动力之一。 《光子学基础与应用：从理论到前沿技术》是一部系统、深入且前瞻性的学术专著，旨在为读者提供一个全面理解光与物质相互作用规律，并掌握当前光子学核心技术与未来发展方向的知识框架。本书不仅涵盖了经典光学与电磁波理论的基石，更着重探讨了半导体、纳米结构以及非线性光学在现代光子器件中的关键作用。 本书的编写严格遵循科学的逻辑递进关系，内容编排旨在平衡理论深度与工程实践，确保无论是专业领域的研究人员、高年级本科生或研究生，还是希望跨界了解光子学核心技术的工程师，都能从中获得扎实的理论支撑和清晰的技术指引。 第一部分：光学的基石与电磁理论的融合 全书伊始，我们首先构建起理解光现象的理论基础。本部分着重梳理了经典光学领域中不可或缺的概念，并将其与更宏观的电磁场理论紧密联系起来。 第1章：电磁波理论与光的本质 本章从麦克斯韦方程组出发，详述了均匀介质中电磁波的传播特性，包括平面波的偏振态、反射与折射定律（菲涅尔方程的详细推导）。我们深入探讨了光的能量、动量和角动量概念，特别是光的波动性和粒子性的辩证统一，为后续的光与物质相互作用章节奠定基础。 第2章：几何光学与成像系统 尽管现代光子学多关注波动特性，但几何光学仍是理解透镜、棱镜等基础光学元件工作原理的关键。本章详细分析了光线追迹法、矩阵光学（ABCD矩阵），并剖析了简单的成像系统（如目镜、物镜）中的像差——包括球差、彗差、像散和色差的成因及校正方法。 第3章：光的干涉与衍射 干涉与衍射是波动光学最直接的体现。本章细致讲解了杨氏双缝干涉、薄膜干涉的原理及其在精密测量中的应用。衍射理论部分，重点分析了夫琅禾费衍射和菲涅耳衍射，并详细探讨了光栅光谱仪和衍射极限在光学成像中的约束作用。 第二部分：物质与光的相互作用及关键材料 光子学设备的核心在于如何高效地控制光与物质的耦合。第二部分将焦点转向了介质中的光传播特性以及构成现代光子器件的关键材料。 第4章：晶体光学与双折射 本章深入探讨了各向异性介质中的光传播，特别是晶体的光学特性。我们详细分析了双折射现象、光的偏振态在晶体中的演化，并对波片（如四分之一波片、半波片）的设计与应用进行了全面阐述。此外，本章还涵盖了光在非线性晶体中的倍频、和频产生等现象的初步概念。 第5章：半导体光电子学基础 半导体是现代光电子器件的基石。本章系统介绍了半导体能带结构、载流子输运理论，以及光在半导体中的吸收、发射和辐射复合过程。重点分析了PN结在光电导、光伏效应和光发射机制中的物理本质。 第6章：光纤传输理论与损耗机制 光纤通信是光子学最具商业价值的应用之一。本章详细介绍了光纤的结构（阶跃型、渐变折射率型），分析了光在光纤中的全内反射条件。随后，重点剖析了光纤中的主要损耗机制，如瑞利散射、材料吸收、弯曲损耗，并探讨了色散（模式色散、材料色散、波导色散）的特性及色散补偿技术。 第三部分：现代光子器件与集成技术 本部分是全书的实践核心，聚焦于当前广泛应用的各类光子器件，并介绍了光子集成电路（PIC）的发展方向。 第7章：激光器原理与关键技术 激光器是光子学皇冠上的明珠。本章从爱因斯坦的自发辐射与受激辐射理论出发，推导了激光振荡的阈值条件。我们详细分类介绍了不同类型的激光器，包括气体激光器、光纤激光器和半导体激光器（DFB, DBR），并深入分析了激光器的线宽、稳定性与功率转换效率。 第8章：光调制与探测技术 信息的加载与捕获是光通信和传感的关键。本章首先介绍了电光效应和声光效应，用于光信号的快速调制。在光探测器方面，系统讲解了PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的工作原理、响应速度与噪声特性。 第9章：光子集成电路（PIC）技术 随着集成度要求的提高，光子集成电路已成为下一代信息技术的重要方向。本章介绍了光波导（Strip Waveguides, Ridge Waveguides）的设计与耦合技术。重点阐述了基于铌酸锂（LiNbO3）和硅基（Silicon Photonics）两大主流平台下的基本器件——如马赫-曾德尔调制器（MZM）、环形谐振器（MRR）和光开关的集成实现方法。 第四部分：前沿探索与跨学科应用 最后一部分将视角投向光子学研究的前沿领域，展示其在能源、生物医学和信息科学中的巨大潜力。 第10章：纳米光子学与超材料 本章聚焦于尺度效应，讨论当结构尺寸接近或小于光波长时所展现出的新奇光学现象。重点介绍表面等离子体激元（SPP）、介电超材料（Metamaterials）的设计原理，以及它们在超分辨成像、负折射率材料中的应用潜力。 第11章：生物医学中的光学成像与传感 光子学在生命科学领域的应用日益广泛。本章介绍了共聚焦显微镜、多光子显微镜（如两光子激发）的工作原理及其在活体成像中的优势。此外，还探讨了光学相干层析成像（OCT）和基于表面等离子体共振（SPR）的生物传感器技术。 第12章：量子光子学初步 本章作为全书的展望，简要介绍了量子光学与量子信息处理中的核心概念，包括光子的量子态、量子纠缠的生成与测量，以及单光子源和单光子探测器的前沿研究进展。 --- 本书特色与适用对象 特色： 1. 理论与实践并重： 书中不仅包含了严谨的数学推导，更配有大量实际器件的工程化设计参数和案例分析。 2. 结构清晰、逻辑严谨： 从基础电磁理论逐步深入到复杂的纳米结构和量子现象，确保知识体系的连贯性。 3. 覆盖面广： 囊括了传统光学、半导体光电子学、通信和新兴的纳米光子学，为跨学科研究提供了通用平台。 适用对象： 电子工程、物理学、材料科学等相关专业的本科高年级及研究生。 从事光通信、光电器件设计、激光技术与光电传感领域的工程技术人员。 寻求全面、深入了解光子学领域最新进展的科研工作者。 通过研读本书，读者将能够掌握设计、分析和优化各类光子器件与系统的核心能力，为迎接光子技术带来的无限机遇做好充分准备。

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我必须承认，我原本对这类书籍的“实战性”抱有怀疑态度，因为许多宣称实战的书籍最终还是沦为理论的重复阐述。但是《射频电路设计》这本书在案例的选取和讲解上，展现出了非凡的洞察力。它没有选择那些教科书上常见的、已经过时的经典电路，而是聚焦于当前工业界，特别是在5G和IoT通信领域中应用最为广泛的技术拓扑。比如，书中对低相位噪声压控振荡器（VCO）的设计部分，详细剖析了如何在噪声性能和调谐范围之间进行动态取舍，并给出了基于晶体管Q值和电感品质因子的优化迭代过程。更难得的是，作者还加入了一个关于“设计回顾与失败分析”的章节，坦诚地讨论了项目在实际流片后可能遇到的问题，比如寄生振荡的排查、热稳定性的问题等，这些都是在标准教材中看不到的“行业内幕”。通过这些真实的案例剖析，读者可以提前预判风险，避免在自己未来的项目中走同样的弯路。这本书的实用性已经超出了“教科书”的范畴，更像是一本资深工程师的“项目复盘手册”。

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说实话，我以前看过的几本射频相关的教材，读起来都像是在啃硬骨头，充满了各种矩阵运算和复杂的拉普拉斯变换，让我对射频设计产生了天然的畏惧感。然而，这本《射频电路设计》的叙事节奏和逻辑构建简直是教科书级别的典范。它没有一上来就抛出最复杂的概念，而是循序渐进地引导读者建立起对电磁波、传输线理论的基本直觉。作者似乎非常懂得初学者的思维障碍，他巧妙地将高频现象与日常生活中常见的低频电路原理进行类比，使得“趋肤效应”、“集肤深度”这些听起来很玄乎的概念，一下子就变得可以理解和掌握了。最让我印象深刻的是关于噪声因子的讲解，书中用非常简洁的图形和比喻，解释了噪声是如何在级联电路中累积的，并给出了实用的公式简化技巧，避免了过度依赖复杂的矩阵求逆。这种由浅入深的教学方法，极大地降低了初涉射频领域的门槛。读完前几章，我发现自己不再是机械地套用公式，而是开始思考“为什么”要这样做。这本书的结构设计，更像是为工程师职业生涯准备的一份优秀路线图，每一步都有明确的理论支撑和实践指导，让人感觉每翻过一页，自己的能力就提升了一截。

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我是一个对细节有强迫症的设计师，对那些含糊其辞、一带而过的描述深恶痛绝。这本书在处理关键的设计细节上，展现出了令人称赞的严谨性。特别是当涉及到半导体器件模型（如GaAs HEMT和SiGe HBT）的非线性分析时，很多书籍往往只停留在理想化的平方律模型，而这本书却深入探讨了在高功率工作点下，如何修正PDK（过程设计工具包）中的非理想参数，以更精确地预测实际芯片的P1dB和IP3点。书中关于PCB材料选择对高频性能影响的章节尤其精彩，它详细对比了FR4、Rogers系列以及聚四氟乙烯基板在介电常数稳定性和损耗角正切上的差异，并给出了在不同频率段下的具体推荐标准，这种基于工程实际的参考数据，对于选型决策至关重要。此外，对于电磁兼容性（EMC）的考量，作者也融入到了电路布局的讲解中，而不是将其作为一个孤立的章节来处理，这体现了现代射频系统设计的一体化思维。总而言之，这本书的深度和广度兼备，它提供的不仅仅是设计方法，更是一种高质量的工程设计哲学。

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这本《射频电路设计》的书，我真是爱不释手。刚拿到手的时候，我还担心内容会不会太晦涩难懂，毕竟射频电路这块知识点又多又杂，很多书讲得都是干巴巴的公式和理论。但是这本书完全不一样，它更像是一位经验丰富的工程师在跟你手把手地讲解项目中的实际操作。作者的叙述风格非常务实，不是那种空中楼阁式的理论堆砌，而是紧密结合实际应用场景。比如在讲解滤波器设计时，书中不仅给出了标准的Butterworth或Chebyshev响应公式，更重要的是，它深入剖析了在实际PCB布局中，元件选型、耦合效应以及寄生参数如何影响最终的性能。书中大量的仿真截图和实物测量对比，让抽象的理论瞬间变得直观起来。我尤其欣赏它在天线匹配网络部分的处理，以往我总是在L-C组合上纠结不休，而这本书系统地梳理了Smith圆图的几何意义，并提供了几个经典的宽带匹配案例，让我茅塞顿开。读完这部分，我感觉自己对阻抗匹配的理解从“记住几个公式”上升到了“洞察背后的物理原理”，这对于我后续的功放和混频器设计工作带来了极大的信心提升。它确实是一本能够让你真正上手、解决实际工程问题的宝典，而不是停留在象牙塔里的学术著作。

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这本书的价值，我觉得很大程度上体现在它对系统级思维的培养上。很多射频电路的书籍，侧重点往往局限在单个模块，比如混频器或锁相环（PLL）的某个特定指标优化上。但《射频电路设计》却非常出色地将这些模块串联起来，构建了一个完整的系统视野。它清晰地阐述了本振（LO）的相位噪声如何通过混频器影响接收机的整体接收灵敏度，以及这种影响如何反过来制约了前端LNA的噪声系数设计。这种系统层面的权衡（Trade-off）分析是极其宝贵的。书中关于接收机链路预算的实例分析非常详尽，它不仅展示了如何计算出理论上的最小可检测信号（MDS），还考虑了实际生产中可能出现的工艺偏差带来的裕度损失。对于我来说，以往设计接收机时常常陷入局部最优的陷阱，而这本书帮助我跳出来，从整个系统的性能指标出发去指导各个子模块的设计，确保了最终产品能够满足预期的规格。这种全局观的建立，远比掌握单个电路技巧来得更有价值。

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