内容简介
《天线与电波传播》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,主要内容包括天线与电波传播的基本概念与基本分析方法、各种类型天线的基本性能、电波传播的主要传播方式及相应的传播特点和规律。为了使读者对目前天线与电波传播的应用有所了解,《天线与电波传播》还对一些重点的应用进行了介绍。
《天线与电波传播》共分11章,第1~6章为天线方面的内容,第7~11章为电波传播方面的内容。
《天线与电波传播》每章末配有习题,书后附有习题答案,并配有电子课件供教师参考。
《天线与电波传播》读者对象为高等院校电子信息、通信工程等专业学习“天线与电波传播”或“天线理论”课程的本科生,也可供相关专业的研究生及科技工作者参考。
内页插图
目录
前言
第0章 绪论
0.1 天线概述
0.1.1 天线在无线电系统中的作用
0.1.2 天线的特性
0.1.3 天线的分类与内容
0.2 电波传播概述
0.2.1 无线电波频段的划分
0.2.2 电波的传播方式
0.2.3 电波传播的研究方法及其发展
第1章 天线基础知识
第2章 天线阵的分析与综合
第3章 驻波天线
第4章 宽带天线
第5章 面状天线
第6章 其他类型天线及天线在各种系统中的应用
第7章 电波传播的基础知识
第8章 空间波传播
第9章 地面波传播
第10章 天波传播
第11章 外层空间传播
习题答案
参考文献
前言/序言
天线与电波传播是高等院校电子工程、通信工程和电子信息专业本科学生的一门重要的专业基础理论课程。本书从天线与电波传播的最基本原理和基本分析方法出发,详细而系统地对天线与电波传播的相关知识进行了介绍。
作为一本教材,本书注重教师和学生之间教与学的不同需求;注重从学生的认知规律出发,强调教材的系统性、逻辑性和知识的全面性;注重加强学生的基础教育,使学生具有坚实的天线理论基础;同时也注重清晰的物理概念,使学生能较快地对天线的基本参数、概念及各种类型的天线有所了解。通过任课教师在教学中对内容的取舍,本书可以适用于不同专业、不同学时的课程。本书在天线和电波传播的基础知识部分内容详尽,篇幅较多,便于读者对天线与电波传播的基础知识有一个全面、深入和系统的了解。在对具体天线和不同传播方式的介绍上,本书的内容较为全面而有条理,便于读者对具体天线类型和传播方式的整体掌握。
本书的参考学时为50~70学时,也可根据不同专业或研究方向的要求有所侧重。编者已完成与本书相配套的电子课件,可赠送给使用本书的任课教师,以便于教师教学。
本书由西安电子科技大学天线与电磁散射研究所刘其中教授和傅光教授审阅,在此表示衷心的感谢;感谢王华芝教授和董维仁教授对编者多年的关心和支持及在本书的撰写过程中所给予的帮助;马澄波教授在本书的编写过程中提出了许多宝贵意见,在此表示诚挚的谢意。感谢冀维林、龚廖安、郭建光、孟龙和梁爱梅同学为本书编写所做的贡献。本书是在北京邮电大学多年天线与电波传播课程的教学经验和教材的基础上编写而成的,在此对教研室全体同仁表示由衷的感谢和敬意。同时作者在编写过程中借鉴了有关参考文献,在此对参考文献的作者表示感谢。最后感谢我的家人在本书编写的过程中所给予的支持和理解。
《光影的低语:探寻物质世界的奥秘》 内容简介 本书是一部关于物质世界微观层面探索的科普读物,它带领读者穿越原子与分子的边界,进入那些肉眼无法企及的精妙领域。我们并非直接探讨电磁波的传播方程,也无意解析天线的设计原理,而是将目光投向那些构成我们世界最基本单元的奇妙现象,以及它们之间千丝万缕的联系。 从古希腊哲学家关于“不可分割”粒子的朴素猜想到量子力学精确描绘的微观粒子行为,人类对物质本质的追问从未停止。《光影的低语》将以一种非技术性的、充满人文关怀的笔触,勾勒出科学家们在揭示物质奥秘过程中所经历的智慧火花、艰难探索与意外发现。 第一章:看得见的与看不见的——从宏观到微观的惊鸿一瞥 在人类文明的早期,我们对世界的认知局限于触手可及的范围。木头燃烧、石头落地、水滴蒸发,这些宏观现象构成了我们最初的物理认知。然而,即便是这些最基本的现象,其背后也隐藏着深邃的微观机制。例如,当我们观察火焰的跳跃,是否曾想象过那些构成火焰的原子与分子是如何在能量的作用下,以何种方式激荡、碰撞、释放能量?又当我们将一块铁加热至通红,那绚烂的色彩背后,是原子内部电子的跃迁,能量以光的形式被巧妙地编码和释放。 本章将从我们熟悉的日常现象入手,引导读者体会“微观”并非遥不可及,它就隐藏在每一次物理变化之中。我们将触及“物质守恒”这一基本定律,并在此基础上,引出“构成物质的微小粒子”这一革命性的概念。从最早的“原子论”萌芽,到后来科学家们通过实验逐渐证实的原子并非不可分割,而是拥有更为复杂的内部结构,这个过程本身就是一场思想的革命。我们会描绘那些伟大的先驱者,他们是如何凭借非凡的洞察力,在模糊的实验数据中捕捉到微观世界的蛛丝马迹。 第二章:原子之心——电子、质子与中子的故事 本书并非要计算电场的强度或磁场的分布,而是要深入原子这个微观世界的“太阳系”。我们将聚焦于原子内部的“行星”——电子,它们围绕着“恒星”——原子核进行运动。电子的轨道并非固定不变,而是充满了量子力学的奇妙规则,它们以概率的形式存在于特定的“电子云”区域。这种不确定性,恰恰是微观世界最迷人的特征之一。 原子核,这个几乎占据了原子全部质量的区域,又是由什么构成的呢?这里,我们将认识质子和中子,它们如同紧密团结的兄弟,共同维系着原子的稳定。质子带有的正电荷,与电子的负电荷相互吸引,正是这种电荷的相互作用,使得电子能够围绕原子核运动。而中子的存在,则巧妙地抵消了质子间强烈的电荷斥力,维持着原子核的完整。 我们会讲述电子发现的曲折历程,约瑟夫·约翰·汤姆孙的“梅子布丁模型”曾一度风靡,直到卢瑟福的金箔散射实验,以其震撼人心的结果,揭示了原子的“空心”结构,以及集中在原子中心的致密原子核。这些发现,如同在黑暗中点亮的灯塔,为我们理解物质的构成打开了全新的视角。 第三章:元素的魔法——周期表的奥秘与化学键的交响 为什么有的物质可以轻易地被区分,而有的则难以分离?答案藏在元素的“指纹”里。每一个元素,从最轻的氢到最重的铀,都拥有其独特的电子排布和原子核组成。门捷列夫的元素周期表,便是对这些元素按照原子结构规律进行的精妙归类。它不仅是一份静态的列表,更是一张充满预测能力的“地图”,揭示了元素之间潜在的化学性质关联。 化学键,则是原子之间相互作用的“语言”。金属的坚固、气体的轻盈、液体的流动,都与原子如何通过得失电子、共享电子来形成稳定的化学键息息相关。离子键的强力吸引,共价键的和谐共享,金属键的自由流动,它们共同编织出我们所见的丰富多彩的物质世界。 本书将以生动的比喻,解释这些抽象的概念。例如,我们将电子的得失比作原子间的“赠予”与“索取”,将共价键比作原子间的“握手合作”。我们不会计算键能的数值,而是着重于理解这些相互作用如何决定了物质的宏观性质,例如水的沸点为何高于氧气,为何食盐可以导电而糖却不行。 第四章:光与物质的对话——光谱、发光与吸收的秘密 我们并非专注于无线电波的传输,而是探讨光本身与物质发生的种种奇妙互动。当你看到彩虹,你看到的是太阳光被水滴折射后,不同颜色“分离”的过程,这背后是不同波长的光与水分子相互作用的结果。当你点燃蜡烛,火焰发出橙黄色的光芒,这光芒的颜色,正是由燃烧过程中产生的分子所特有的“发光指纹”决定的。 本章将聚焦于“光谱”这一强大的工具。科学家们通过分析物质在加热或受到激发时发出的光,以及吸收特定波长光的能力,便能“读懂”物质的组成和结构。每一束光,都携载着物质的独特信息,如同低语,诉说着它们的身份与状态。 我们将讲述光电效应的发现,爱因斯坦如何用光子概念解释这一现象,从而为量子力学的发展奠定基石。我们会描绘荧光灯、LED灯的发光原理,它们是如何利用物质的特殊性质,将电能高效地转化为可见光。我们还将探讨物质的吸收光谱,例如植物叶片呈现绿色,正是因为叶绿素吸收了红光和蓝光,而反射了绿光。这些都是光与物质之间一场永恒的对话,充满了能量的交换与信息的传递。 第五章:相变的艺术——固、液、气、等离子体的奇妙旅程 我们所见的物质,并非一成不变。温度、压力的微小变化,都能引发物质形态的“变脸”。从坚硬的冰块融化成潺潺流水,再到水蒸气悄无声息地弥散开来,这些我们再熟悉不过的“相变”,背后是构成物质的微观粒子之间相互作用力的此消彼长。 本章将带领读者“体验”这些相变。在固态下,粒子们被强大的分子间力束缚,只能微弱地振动;在液态下,它们获得了更大的活动空间,可以相互滑动;而在气态下,它们则几乎摆脱了束缚,自由地四处奔散。我们将探讨水的“反常膨胀”,为何冰的密度比水小,这在地球生命演化中扮演了多么重要的角色。 此外,我们还将触及更高难度的“相”,例如等离子体,这种由高度电离的气体组成的物质形态,在宇宙中占据了绝大部分,是恒星发光发热的根本原因。虽然我们不会深入探讨等离子体的形成机制,但会勾勒出它在宇宙中的广泛存在,以及它与我们所熟知的物质世界的巨大差异。 第六章:物质的边界与未知的探索——原子核的奥秘与粒子的世界 当我们将目光进一步收缩,聚焦于原子核内部,便进入了核物理的奇妙领域。原子核并非一个简单的整体,它由质子和中子构成,这些粒子之间存在着一种更为强大的“强核力”。本书不会涉及核反应的数学模型,但会描绘核力的神奇之处,它如何能够克服质子间的电荷斥力,将它们紧密地结合在一起。 我们将简要提及放射性现象,有些不稳定的原子核会自发地衰变,释放出粒子和能量。这种“衰变”并非随机的灾难,而是原子核在追求更稳定状态过程中的一种必然。我们会提及核能的利用,以及科学家们对原子核结构更深层次的探索。 在更小的尺度上,还有着一个更为复杂、更为精密的粒子世界。电子、质子、中子,仅仅是构成物质的基本粒子中的一部分。质子和中子本身,又是由更小的夸克组成的。本书将以一种概览性的方式,介绍这个“粒子 zoo”,以及科学家们正在努力理解的,这些基本粒子之间的相互作用力。我们不会深入数学公式,而是侧重于描绘这个微观世界的“参与者”及其“扮演的角色”。 结语:微观世界的宏伟交响 《光影的低语:探寻物质世界的奥秘》并非一本教科书,它不提供工程计算的工具,也不讲解复杂的物理公式。它的目标是点燃读者对物质世界的好奇心,引导大家用一种全新的视角去观察和理解我们赖以生存的这个世界。 从最宏观的现象到最微观的粒子,从宏伟的宇宙到我们手中的一颗沙粒,一切都遵循着精妙而统一的物理规律。原子内部的电子跃迁,构成了光的来源;原子核的衰变,释放出巨大的能量;不同元素组成的化学键,决定了物质的性质。这些看似独立的现象,实则是一曲宏伟的交响乐,每一个音符都与其他音符息息相关,共同谱写着物质世界的壮丽篇章。 通过本书,我们希望读者能够体会到,科学探索的魅力不仅在于发现新的知识,更在于那些引领我们思考、挑战我们认知的过程。微观世界的奥秘,就如同隐藏在光影中的低语,等待着我们去倾听,去理解,去感悟。