微波電子學：材料電磁參數的錶徵與微波測量技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[新加坡] L.F.Chen 等 著，徐欣欣，王群 譯

圖書標籤:

• 微波電子學
• 材料電磁參數
• 微波測量
• 電磁兼容性
• 射頻電路
• 微波器件
• 材料科學
• 電子工程
• 高頻技術
• 電磁場理論

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030497031

版次：1

商品編碼：12049678

包裝：平裝

叢書名： 北京工業大學研究生創新教育係列著作

開本：16開

齣版時間：2016-10-01

用紙：膠版紙

頁數：560

正文語種：中文

內容簡介

　　《微波電子學：材料電磁參數的錶徵與微波測量技術》是微波電子測量領域中有關材料電磁參數測量方法的一部很有參考價值的專著。全書設置12章內容，其中，第1章材料的電磁特性、第2章材料錶徵的微波理論與技術是全書的基礎篇章；第3章至第7章為全書的核心篇章，分彆介紹瞭反射法、傳輸／反射法、諧振器法、諧振微擾法和平麵電路法微波電子測量技術；第8章至第12章屬於全書的提高篇章，分彆對介電常數和磁導率張量、鐵電材料、手性材料、微波電輸運特性及材料高溫介電特性的測量進行瞭專題介紹。

目錄

譯者序原書前言第1章材料的電磁特性1.1微波頻率下的材料研究和工程應用1.2電磁材料的物理學基礎1.2.1微觀尺度1.2.2宏觀尺度1.3電磁材料的一般性能1.3.1介電材料1.3.2半導體1.3.3導體1.3.4磁性材料1.3.5超材料1.3.6其他類型的電磁材料1.4材料的內稟特性和外稟特性1.4.1內稟特性1.4.2外稟特性參考文獻第2章微波理論和材料錶徵技術2.1電磁材料微波錶徵方法概述2.1.1非諧振法2.1.2諧振法2.2微波傳播2.2.1傳輸綫理論2.2.2傳輸綫史密斯圓圖2.2.3導嚮傳輸綫2.2.4錶麵波傳輸綫2.2.5自由空間2.3微波諧振2.3.1引言2.3.2同軸諧振器2.3.3平麵電路諧振器2.3.4波導諧振器2.3.5介質諧振器2.3.6開放式諧振器2.4微波網絡2.4.1微波網絡的概念2.4.2阻抗矩陣和導納矩陣2.4.3散射參數2.4.4不同網絡參數之間的轉換2.4.5網絡分析儀的基礎知識2.4.6傳輸和反射特性測量2.4.7諧振特性測量參考文獻第3章反射法3.1引言3.1.1開路反射3.1.2短路反射3.2同軸綫反射法3.2.1終端開路孔隙3.2.2端接到層狀材料的同軸探針3.2.3同軸綫的單極探針3.2.4與圓波導相連的同軸綫3.2.5屏蔽同軸綫3.2.6端接同軸綫的電介質諧振腔3.3自由空間反射法3.3.1自由空間測量的要求3.3.2短路反射法3.3.3可移動的金屬墊闆法3.3.4雙站反射法3.4同時測量介電常數和磁導率的反射法3.4.1兩種厚度法3.4.2不同位置法3.4.3組閤法3.4.4不同背闆法3.4.5頻率變化法3.4.6時域法3.5錶麵阻抗測量3.6近場掃描探針參考文獻第4章傳輸／反射法4.1傳輸／反射法理論4.1.1傳輸／反射法工作原理4.1.2Nicolson—Ross—Weir算法4.1.3確定介電常數的精確模型4.1.4有效參數法4.1.5非綫性最小二乘法4.2同軸空氣綫法4.2.1不同直徑的同軸空氣綫4.2.2測量不確定度4.2.3擴大同軸綫4.3空心金屬波導法4.3.1不同工作頻段的波導4.3.2不確定度分析4.3.3矩形波導中的圓柱杆4.4錶麵波導法4.4.1圓形介質波導4.4.2矩形介質波導4.5自由空間法4.5.1計算算法4.5.2自由空間TRL校準4.5.3不確定度分析4.5.4高溫測量法4.6對傳輸／反射法的修改4.6.1不連續同軸綫4.6.2傳輸綫間的圓柱形諧振腔4.6.3雙探針法4.6.4雙綫探針法4.6.5天綫探針法4.7復電導率的傳輸／反射測量法參考文獻第5章諧振器法5.1引言5.2介質諧振器法5.2.1Courtney諧振器5.2.2Cohn諧振器5.2.3圓徑嚮諧振器5.2.4片諧振器5.2.5封閉金屬屏蔽體中的介質諧振器5.3同軸錶麵波諧振器法5.3.1同軸錶麵波諧振器5.3.2開放同軸錶麵波諧振器5.3.3封閉同軸錶麵波諧振器5.4分離諧振器法5.4.1分離圓柱形諧振器法5.4.2分離同軸諧振器法5.4.3分離介質諧振器法5.4.4開放諧振器法5.5測量錶麵阻抗的介質諧振器法5.5.1錶麵電阻的測量5.5.2錶麵阻抗的測量參考文獻第6章諧振微擾法6.1諧振微擾6.1.1基本理論6.1.2諧振腔形微擾6.1.3材料微擾6.1.4壁阻抗微擾6.2腔微擾法6.2.1介電常數和磁導率的測量6.2.2樣品承載腔的諧振特性6.2.3腔微擾法的修正6.2.4腔外微擾法6.3介質諧振器微擾法6.4錶麵阻抗測量6.4.1錶麵電阻和錶麵電抗6.4.2錶麵電阻的測量6.4.3錶麵電抗的測量6.5近場微波顯微鏡6.5.1工作原理6.5.2尖端同軸諧振器6.5.3終端開路同軸諧振器6.5.4金屬波導諧振腔6.5.5介質諧振器參考文獻……第7章平麵電路法第8章介電常數和磁導率張量的測量第9章鐵電材料的測量第10章手性材料的微波測量第11章微波電輸運特性測量第12章材料高溫介電特性測量索引

材料的微波世界：電磁參數的奧秘與精準測量的藝術 在當今高度互聯的科技時代，無論是通訊、雷達、醫療成像，還是新能源、航空航天等前沿領域，都離不開對材料微波電磁特性的深入理解與精準測量。材料的微波電磁參數，如介電常數（$epsilon_r$）、磁導率（$mu_r$）、損耗因子（$ andelta$）等，直接決定瞭材料在微波頻段下的能量傳輸、吸收、反射以及其他復雜電磁行為。這些參數如同材料在微波頻率下的“身份證”，掌握瞭它們，就如同打開瞭理解和駕馭材料微波特性的金鑰匙。 本書並非簡單羅列理論公式，而是旨在為讀者構建一個清晰、係統且實用的學習框架，深入探索材料電磁參數的錶徵原理，並聚焦於行之有效的微波測量技術。我們相信，真正的理解源於對基本物理原理的透徹把握，以及對實際測量方法的靈活運用。因此，本書將從微波電磁場的基礎概念齣發，逐步引申到材料微波電磁參數的物理本質，再詳細闡述各種錶徵方法背後的科學依據。 一、微波世界的基礎：電磁波與物質的互動 要理解材料的微波電磁參數，首先必須建立起對微波電磁波及其在物質中傳播行為的基本認知。本書將首先迴顧電磁波的産生、傳播和損耗機製，重點闡述微波頻段的獨特性質。我們將探討電磁波與不同類型材料（導體、絕緣體、半導體、磁性材料等）的相互作用，例如反射、透射、吸收、散射等現象，並揭示這些現象背後與材料微觀結構、宏觀電磁參數之間的深刻聯係。 電磁波的基本性質： 從麥剋斯韋方程組齣發，推導齣平麵電磁波在真空和介質中的傳播方程，理解波長、頻率、波速、阻抗等核心概念。 材料的電響應： 詳細講解電荷在電場作用下的響應，包括自由電子的運動（導電性）和束縛電荷的極化（介電性）。深入分析不同極化機製（電子極化、原子極化、偶極極化、界麵極化）在微波頻率下的響應特點及其對介電常數的影響。 材料的磁響應： 闡述磁疇、磁矩、磁疇壁運動等微觀磁現象，以及這些現象在宏觀上如何體現在材料的磁導率上。重點關注微波頻率下磁性材料的磁損耗機製，如磁滯損耗、疇壁共振、自然磁化共振等。 能量損耗的根源： 深入分析材料在微波場作用下能量損耗的兩種主要形式：電損耗（由電導和介電損耗引起）和磁損耗（由磁性損耗引起）。這些損耗直接體現為材料的損耗因子，對於設計高頻器件的性能至關重要。 二、材料電磁參數的深度剖析：介電常數與磁導率的物理意義 介電常數和磁導率是描述材料在電磁場中行為的兩個最基本且最重要的參數。本書將對這兩個參數進行深入的物理層麵的解析，揭示其背後的微觀機理，並闡述它們如何影響材料的宏觀電磁特性。 復介電常數 ($epsilon_r = epsilon_r' - jepsilon_r''$)： $epsilon_r'$ (實部)：錶徵材料儲存電場能量的能力，與材料的極化強度和頻率有關。我們將詳細分析不同極化機製對$epsilon_r'$的貢獻，以及頻率變化對其的影響。 $epsilon_r''$ (虛部)：錶徵材料在電場作用下損耗的能量，即介電損耗。我們將深入探討介電損耗的微觀機製，如弛豫損耗、共振損耗等，並分析其與材料結構、溫度、頻率等因素的關係。 復磁導率 ($mu_r = mu_r' - jmu_r''$)： $mu_r'$ (實部)：錶徵材料對外加磁場響應的磁化強度，決定瞭材料對磁場能量的儲存能力。 $mu_r''$ (虛部)：錶徵材料在磁場作用下損耗的能量，即磁損耗。我們將詳細解析磁損耗的各種來源，包括磁滯損耗、渦流損耗、共振損耗等，並分析其與材料的微觀磁結構、微波頻率、溫度等參數的關係。 其他重要參數： 除介電常數和磁導率外，本書還將探討如導電率（$sigma$）、損耗角正切（$ andelta = epsilon_r'' / epsilon_r' = mu_r'' / mu_r'$）等參數的物理意義及其在實際應用中的重要性。 三、微波測量技術的藝術：從原理到實踐 精確可靠的微波電磁參數測量是材料研究、器件設計和性能評估的關鍵環節。本書將係統介紹多種主流的微波測量技術，並深入剖析其基本原理、儀器配置、測量流程、數據處理以及優缺點。我們將力求在理論深度和實踐指導之間取得平衡，使讀者能夠理解“為什麼”以及“如何”進行測量。 諧振腔法 (Resonant Cavity Method)： 原理： 利用材料樣品對微波諧振腔的品質因數（Q值）和諧振頻率的影響來測量其電磁參數。 方法： 介紹不同樣品形狀（圓柱形、長條形等）在腔內的放置方式，以及如何通過測量諧振頻率的偏移和Q值的降低來計算材料的$epsilon_r$和$mu_r$。 適用範圍： 適用於測量介電常數和磁導率都較低的材料，尤其適閤測量薄膜材料和微小樣品。 實踐要點： 詳細講解腔體的選擇、樣品的製備、激勵方式、數據采集與處理的注意事項。 傳輸綫法 (Transmission Line Method)： 原理： 將待測材料樣品置於微波傳輸綫（同軸綫、微帶綫、波導等）中，通過測量傳輸綫上信號的反射和透射係數來確定材料的電磁參數。 方法： 重點介紹基於矢量網絡分析儀（VNA）的多種傳輸綫測量技術，如短路、開路、匹配（SOL/OSM）校準，以及基於全端口（Full-port）測量的一端口和二端口測量方法。 適用範圍： 適用於測量範圍較廣的材料，尤其適閤測量介電常數和損耗較高的材料。 實踐要點： 深入探討傳輸綫類型（同軸綫、微帶綫、波導）的選擇，樣品與傳輸綫的接口處理，VNA的設置與校準，以及基於S參數進行電磁參數反演的算法（如Nicholson-Ross-Weir算法）。 自由空間法 (Free Space Method)： 原理： 將待測材料樣品置於自由空間的微波傳播路徑中，通過測量其對平麵波的反射和透射特性來確定電磁參數。 方法： 介紹單次掃描和二次掃描的自由空間測量係統，以及如何利用反射和透射係數與材料電磁參數之間的關係進行計算。 適用範圍： 適用於測量非接觸式的、大尺寸的或易損的材料，尤其適閤在較高溫度或惡劣環境下進行測量。 實踐要點： 詳細講解天綫類型、樣品支架、頻率範圍、準直性和背景抑製等關鍵因素。 微波顯微鏡與成像技術 (Microwave Microscopy and Imaging)： 原理： 利用高分辨率的微波探針或掃描技術，對材料錶麵或內部的電磁參數進行空間分辨測量。 方法： 介紹基於掃描探針顯微鏡（SPM）的微波探針技術，以及微波層析成像等技術。 適用範圍： 適用於材料錶麵形貌與電磁特性關聯研究，異質材料的微觀電磁參數分布分析。 實踐要點： 關注探針的尖端設計、掃描精度、信號采集與圖像重建算法。 四、測量中的關鍵考量與數據處理 掌握瞭各種測量技術之後，還需要關注在實際測量過程中可能遇到的挑戰以及如何處理和分析測量數據。 樣品製備的影響： 詳細討論樣品尺寸、形狀、均勻性、錶麵粗糙度以及與測量裝置的接觸方式等因素對測量結果的準確性産生的關鍵影響。 儀器校準與誤差分析： 強調準確的儀器校準（如VNA的S參數校準）是獲得可靠測量結果的基礎，並指導讀者如何進行係統誤差和隨機誤差的分析。 數據反演算法： 介紹用於從測量得到的S參數或其他響應參數反演材料電磁參數的常用算法，並討論算法的適用性和局限性。 多物理場耦閤效應： 探討溫度、應力、濕度等外部環境因素對材料電磁參數的影響，以及如何進行耦閤測量。 不確定度評估： 指導讀者如何根據測量過程中的各種不確定性因素，對最終的測量結果進行科學的不確定度評估。 五、麵嚮未來的應用展望 最後，本書將展望材料微波電磁參數錶徵與測量技術在各個新興領域的應用前景，例如： 新型功能材料的設計與開發： 如吸波材料、屏蔽材料、介質濾波器、高頻電路基闆材料等。 生物醫學應用： 如生物組織電磁參數測量在疾病診斷、微波消融治療中的應用。 食品安全與質量檢測： 利用微波技術對食品的含水量、成分進行快速無損檢測。 新能源技術： 如太赫茲波在太陽能電池、儲能材料研究中的應用。 先進傳感器與通信係統： 為下一代移動通信（5G/6G）、雷達係統提供關鍵材料支持。 本書旨在成為一本實用且富有洞察力的參考指南，不僅為從事材料科學、電子工程、物理學等領域的研究人員和工程師提供堅實的理論基礎和實用的技術指導，也為有誌於探索微波世界奧秘的學生提供一條清晰的學習路徑。通過深入理解材料的微波電磁參數，並熟練掌握相應的測量技術，我們能夠更好地認識材料、設計更優異的微波器件，並推動科技創新在更廣闊的領域取得突破。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常嚴謹，字裏行間都透露齣作者深厚的學術功底。雖然主題是微波電子學，但它並沒有使用過於晦澀難懂的術語，而是力求清晰地闡述每一個概念。我特彆喜歡其中關於“電磁波在不同介質中的傳播”的章節，作者用非常形象的比喻，將抽象的電磁場變化過程描述得生動有趣。比如，他將介質的損耗比作“能量的消耗”，將電磁波的反射比作“能量的‘迴聲’”，這些都極大地降低瞭理解門檻。讀這本書，我仿佛置身於一個微波實驗室，跟著作者一起探索著電磁波的奧秘。書中還穿插瞭一些曆史故事和科學傢的趣聞，這讓原本嚴肅的科學知識變得更加鮮活。我尤其對書中提及的一位早期微波理論奠基人的研究曆程感到欽佩，他的堅持和智慧，讓他在那個時代就預見瞭微波技術的廣闊前景，這種超越時代的洞察力，著實令人贊嘆。

評分☆☆☆☆☆

這本書的最後幾章，著重介紹瞭微波測量技術在實際工程中的應用，這讓我對微波電子學的價值有瞭更直觀的認識。書中列舉瞭許多實際案例，比如如何利用微波測量技術來檢測材料的質量、如何優化天綫的性能、以及如何在通信係統中進行信號的精確測量等等。這些案例都非常貼近實際工程的需求，讓我看到瞭書本知識如何轉化為解決實際問題的能力。我特彆對書中關於“新型吸波材料的錶徵”那一章節很感興趣，因為我所在的行業正麵臨著電磁兼容（EMC）方麵的挑戰，需要開發更高效的吸波材料。書中對吸波材料的介電和磁損耗參數的測量方法進行瞭詳細的闡述，並分析瞭這些參數與吸波性能之間的關係，這為我指明瞭新的研究方嚮。總的來說，這本書不僅傳授瞭微波電子學的理論知識，更重要的是教會瞭如何將這些知識有效地應用於工程實踐，是一本非常有價值的工具書。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對微波測量技術都有一種模糊的認知，隻知道它能測量一些物理量，但具體是如何實現的，卻知之甚少。這本《微波電子學：材料電磁參數的錶徵與微波測量技術》正好填補瞭我的這塊空白。書中對各種微波測量儀器，如矢量網絡分析儀（VNA）、微波功率計、頻譜分析儀等，都有詳細的介紹。作者不僅說明瞭它們的基本原理和操作方法，還深入分析瞭它們在實際測量過程中可能齣現的係統誤差和隨機誤差，以及如何進行校準和誤差補償。我尤其欣賞書中關於“高頻損耗的測量”那部分，詳細講解瞭插入損耗、迴波損耗等關鍵參數的測量原理和技巧，並給齣瞭實際應用案例。這讓我明白，測量並不僅僅是按下按鈕那麼簡單，背後蘊含著大量的理論知識和工程實踐。這本書就像一位循循善誘的老師，耐心地引導我一步步走近微波測量技術的“內心世界”。

評分☆☆☆☆☆

這本《微波電子學：材料電磁參數的錶徵與微波測量技術》的封麵設計，我第一眼看到的時候就被吸引瞭。它不是那種花哨的、充滿圖錶的封麵，而是那種沉穩、專業的風格，深邃的藍色背景，配上燙金的標題，仿佛在訴說著這本書蘊含的知識深度。我之前對微波領域接觸不多，隻是隱約知道它在通信、雷達等領域有著舉足輕重的地位。拿到這本書，我並沒有急著打開閱讀，而是仔細地研究瞭一下目錄。從“介質材料的微波特性”到“高頻損耗的測量”，再到“射頻連接器和電纜的特性分析”，每一章的標題都像是一個待解的謎團，充滿瞭探索的誘惑。我尤其對“微波腔體的諧振特性與應用”這一章感到好奇，腦海中立刻浮現齣一些科幻電影中那些精密的微波設備，想象著這本書或許能為我揭開它們運作的奧秘。這本書的排版也很舒服，字體大小適中，行距恰到好處，讀起來不會感到壓抑。我甚至能想象到，在燈光柔和的書房裏，手捧著這本書，沉浸在電磁波的世界裏，那將是一種多麼美妙的體驗。

評分☆☆☆☆☆

最近在進行一個關於新型傳感器件的研發項目，急需瞭解不同材料在微波頻段下的電磁響應特性，特彆是那些非常規材料的參數提取方法。我的同事推薦瞭這本《微波電子學：材料電磁參數的錶徵與微波測量技術》。拿到書後，我第一時間翻閱瞭關於“介電常數和磁導率測量技術”的部分。書中詳細介紹瞭多種測量方法，比如自由空間法、同軸綫法、微波腔法等，並對比瞭它們各自的優缺點和適用範圍。讓我印象深刻的是，它不僅僅是簡單地羅列公式和方法，而是深入剖析瞭每種方法背後的物理原理，以及在實際操作中可能遇到的問題和解決方案。例如，在介紹同軸綫法時，書中詳細闡述瞭阻抗匹配、端口效應以及試樣的製備對測量結果的影響，這對我來說非常實用，可以幫助我規避很多潛在的誤差。而且，書中還提供瞭一些具體的實驗案例和數據處理的建議，這對於我這樣需要快速將理論應用於實踐的研發人員來說，簡直是如獲至寶。