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《脉冲与波》 内容简介 本书深入探讨了信号传播的基本原理，重点关注电磁波在不同介质中的传播特性。从基础的电磁理论出发，本书循序渐进地解析了波的产生、传播、反射、折射以及衍射等核心概念。 第一章 基础概念与模型 本章首先回顾了麦克斯韦方程组在描述电磁现象中的核心地位，并在此基础上引入了均匀介质中平面波的解析。我们将讨论不同类型的波，包括横波与纵波，以及它们的偏振特性。引入了传输线理论，为理解信号在物理导体上传播奠定基础。 第二章 均匀介质中的波传播 本章详细分析了电磁波在理想导电体、良导体和低损耗介质中的传播。我们将量化波的衰减（衰减常数）和传播速度（相速度），并探讨波阻抗的概念及其在不同介质界面上的意义。内容将涵盖介质的介电常数、磁导率和电导率如何影响波的传播。 第三章 边界条件与反射/折射 当电磁波遇到两种不同介质的界面时，会发生反射和折射。本章将详细阐述界面处的边界条件，并基于斯涅尔定律和菲涅尔方程，推导了不同极化方式（垂直极化和水平极化）下的反射系数和透射系数。我们将分析全反射现象及其应用，并简要提及多层介质的传播特性。 第四章 衍射与散射 衍射是指波在遇到障碍物或孔隙时发生的弯曲现象。本章将介绍惠更斯原理，并以此解释波的衍射行为。我们将讨论惠更斯-菲涅尔原理，并将其应用于分析单缝衍射、双缝干涉以及光栅衍射等经典光学实验。散射理论也将被引入，探讨波与微小颗粒或不均匀介质相互作用的现象。 第五章 导波结构 本章将焦点转移到限制波传播的结构，即导波结构。我们将深入研究平行板波导和矩形波导的传播模式，包括主模和高次模。分析这些模式的截止频率、传播常数以及能量传输特性。此外，我们将简要介绍光纤作为一种重要的光波导，并讨论其基本工作原理。 第六章 辐射 辐射是指电磁波向空间的传播。本章将介绍电偶极子和磁偶极子的辐射场，并分析它们的辐射方向图和总辐射功率。我们将讨论天线的辐射效率和阻抗匹配等概念，为理解各种天线的辐射特性提供理论基础。 第七章 信号的频谱分析 任何非周期信号都可以分解为一系列正弦波的叠加，即傅里叶级数。对于周期信号，我们将使用傅里叶级数进行分析；对于非周期信号，则使用傅里叶变换。本章将详细阐述傅里叶变换及其性质，展示如何将时域信号转换为频域信号，并分析信号的频谱特性。我们将探讨采样定理，理解数字信号处理中频率混叠的产生原因及其避免方法。 第八章 调制与解调 为了实现信号的有效传输，常常需要对信号进行调制。本章将介绍幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等基本调制技术，并分析它们的频谱特性和优缺点。解调是将调制信号恢复为原始基带信号的过程，本章也将讨论相应的解调方法。 第九章 噪声 在信号传输过程中，噪声是不可避免的干扰。本章将介绍不同类型的噪声，如热噪声、散粒噪声和闪烁噪声，并讨论它们的统计特性。我们将分析噪声对信号质量的影响，并介绍信噪比（SNR）等评价指标。 第十章 线性系统与卷积 本章将从系统的角度来分析信号的处理过程。我们引入线性时不变（LTI）系统的概念，并解释系统的脉冲响应。我们将详细阐述卷积定理，展示如何利用系统的脉冲响应来计算系统对任意输入信号的输出。这为理解滤波器等信号处理系统奠定了理论基础。 附录 本书还包含相关的数学工具，如复数运算、三角函数恒等式以及积分表格等，以供读者参考。 本书旨在为读者提供一个坚实的理论框架，帮助理解电磁波的传播、信号的处理以及通信系统的基本原理。理论与实例相结合，力求使内容既严谨又易于理解，适用于电子工程、通信工程、物理学等相关领域的学生及从业人员。
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