光子輔助的毫米波通信技術(精) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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餘建軍 編

圖書標籤:

• 光子毫米波
• 毫米波通信
• 光通信
• 無綫通信
• 高速通信
• 光子技術
• 通信工程
• 信號處理
• 電磁波
• 信息技術

店鋪： 博庫網旗艦店

齣版社： 科學

ISBN：9787030561497

商品編碼：29679193152

開本：16

齣版時間：2018-03-01

基本信息

• 商品名稱：光子輔助的毫米波通信技術(精)
• 作者：餘建軍
• 定價：128
• 齣版社：科學
• ISBN號：9787030561497

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-03-01
• 印刷時間：2018-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：精裝
• 頁數：286
• 字數：360韆字

內容提要

餘建軍著的《光子輔助的毫米波通信技術(精)》 介紹瞭基於光子輔助的毫米波通信的新技術。主要內 容包括光子輔助的單載波和多載波的矢量毫米波信號 産生技術，利用光縴極化復用、天綫極化復用、多波 段復用等多輸入多輸齣技術的寬帶毫米波信號傳輸技 術，以及各種用於提高傳輸容量和提高接收機性能算 法的、基於外差相乾探測的數字信號處理技術。在網 絡架構方麵介紹瞭雙嚮全雙工毫米波傳輸和光縴無綫 無縫傳輸，也介紹瞭在大容量和長距離傳輸方麵的* 新研究成果。本書概括瞭光子輔助毫米波通信中從係 統到網絡的新技術，從原理到應用都有係統而又詳細 的介紹。
     本書適閤通信領域的工程技術人員，以及高等院 校通信工程等相關專業的研究生和教師閱讀。
    

目錄

序
前言
第1章 基於強度調製器的單載波矢量毫米波信號傳輸係統
1.1 引言
1.2 光子輔助毫米波産生技術
1.3 馬赫一曾德爾調製器工作原理
1.4 基於馬赫一曾德爾調製器載波抑製方式的矢量信號産生係統
1.4.1 基於外部調製器産生載波抑製的毫米波信號
1.4.2 基於外部調製器産生載波抑製的矢量毫米波信號
1.4.3 理論推導
1.4.4 實驗測試
1.5 基於馬赫一曾德爾調製器的四倍頻毫米波産生技術
1.6 基於單個馬赫一曾德爾調製器的偏振復用矢量信號傳輸係統
1.6.1 原理介紹
1.6.2 實驗裝置
1.6.3 實驗結果
1.7 小結
參考文獻
第2章 基於相位調製器的單載波矢量毫米波信號傳輸係統
2.1 基於相位調製器的光子倍頻的矢量毫米波信號生成
2.2 基於相位調製器的隨機光子倍頻的矢量毫米波信號生成
2.2.1 數值仿真
2.2.2 實驗裝置
2.2.3 實驗結果
2.3 小結
參考文獻
第3章 基於直接調製激光器産生SSB和DSB矢量信號
3.1 引言
3.2 原理介紹
3.3 實驗裝置和實驗結果
3.4 小結
參考文獻
第4章 高性能的單載波矢量毫米波生成技術
4.1 光載波抑製矢量毫米波中的平衡預編碼技術
4.2 相位因子優化的預編碼矢量信號係統
4.2.1 原理介紹
4.2.2 實驗裝置
4.2.3 實驗結果
4.3 基於外差拍頻和強度調製器的矢量信號産生
4.4 無預編碼的光子輔助SSB單偏振毫米波信號産生
4.5 無預編碼的光子輔助SSB雙偏振毫米波信號産生
4.6 小結
參考文獻
第5章 基於預編碼的OFDM矢量毫米波信號傳輸係統
5.1 引言
5.2 載波抑製OFDM矢量信號係統
5.3 偶數階載波抑製OFDM矢量信號係統
5.3.1 實驗裝置
5.3.2 實驗結果
5.4 奇數階載波抑製w波段毫米波OFDM矢量信號係統

光子在現代通信中的角色演進：從基礎到前沿應用 在信息爆炸的時代，通信速率和容量的需求正以前所未有的速度增長。傳統的電子通信技術在突破速度和帶寬極限時，正麵臨著日益嚴峻的物理瓶頸。與此同時，光子學，這門研究光子行為及其應用的科學，正以前所未有的活力，為解決這些挑戰提供著革命性的解決方案。本書將深入探討光子技術在現代通信領域扮演的關鍵角色，重點聚焦於其如何賦能高速率、高容量的通信係統，並展望其在未來通信網絡中的無限潛力。 第一章：通信技術的發展脈絡與光子需求的興起 本章將首先迴顧通信技術發展的宏偉圖景，從早期的電報、電話，到無綫電廣播、電視，再到如今無處不在的互聯網和移動通信。我們將分析每一代通信技術革新背後的驅動力，以及它們在信息傳輸能力上實現的飛躍。在此過程中，將重點闡述電子通信技術在麵對日益增長的數據流量和頻譜擁擠時所遇到的挑戰，例如信號衰減、串擾、功耗以及信號處理速度的限製。 隨後，我們將引入光子學的基本概念，解釋光子作為一種信息載體的獨特優勢：極高的頻率（數十THz級彆），意味著巨大的潛在帶寬；低損耗傳輸，尤其是在光縴中；以及抗電磁乾擾的特性。我們將追溯光子技術在通信領域應用的早期探索，包括光學信號的産生、傳輸和檢測等基礎研究。通過梳理這一曆史脈絡，讀者將深刻理解為何光子技術成為瞭下一代通信技術發展的必然選擇，以及其在剋服電子通信瓶頸方麵的獨特價值。 第二章：光縴通信的基礎原理與技術演進 光縴通信是光子技術在通信領域最為成熟和廣泛的應用。本章將係統性地介紹光縴通信的核心原理。首先，我們將解析光在光縴中傳輸的物理機製，包括全內反射原理，並詳細講解不同類型光縴（如單模光縴、多模光縴）的結構、特性及其適用場景。我們將探討光縴中的損耗機製，如瑞利散射、吸收損耗，以及色散問題（如模間色散、材料色散、波導色散），這些都是影響傳輸距離和速率的關鍵因素。 接著，本章將深入剖析現代光縴通信係統的關鍵組成部分。我們將詳細介紹光源技術，包括半導體激光器（如DFB激光器、VCSELs）和光放大器（如EDFA、SOA）的原理、性能指標及其在提高傳輸功率和補償損耗中的作用。在接收端，我們將討論光電探測器的類型（如PIN光電二極管、APD、相乾探測器）及其工作原理，並分析其響應速度、靈敏度和量子效率等關鍵參數。 最後，我們將迴顧光縴通信技術的發展曆程，從早期的低速率係統到如今的100Gb/s、400Gb/s甚至Tb/s級彆的超高速係統。我們將重點介紹先進的調製格式（如PAM4、DPSK、QAM）和復用技術（如WDM、DWDM）如何極大地提升瞭光縴的傳輸容量。本章將為理解更前沿的光子通信技術奠定堅實的基礎。 第三章：相乾光通信的革命性突破 相乾光通信是光縴通信技術的一場革命，它利用光的振幅、相位和偏振等信息來編碼數據，從而實現瞭前所未有的頻譜效率和傳輸速率。本章將深度解析相乾光通信的原理。首先，我們將解釋相乾檢測的概念，闡述其相比於強度調製的巨大優勢，即能夠從接收到的信號中提取更豐富的信息。我們將詳細介紹相乾光通信係統中核心器件的原理與設計，包括： 相乾光接收機： 重點介紹本地振蕩器（LO）在相乾檢測中的作用，以及如何通過混頻器將本地光與接收到的信號光進行疊加，生成可供電信號處理的電信號。我們將深入探討不同類型的相乾探測器（如外差探測、零差探測）及其對接收靈敏度的影響。 數字信號處理（DSP）： 相乾光通信的另一核心是強大的DSP能力。本章將詳述DSP在相乾接收機中的關鍵作用，包括色散補償（CD）、偏振模式色散（PMD）補償、相位噪聲和頻率偏移補償等。我們將介紹常用的DSP算法，如基於遞歸最小二乘（RLS）的自適應濾波器、卡爾曼濾波器等，以及它們如何協同工作以恢復失真的信號。 高級調製格式： 本章還將深入探討相乾光通信如何支持更為復雜的調製格式，如QPSK、16-QAM、64-QAM等。我們將分析這些調製格式的星座圖、信息比特率、頻譜效率，以及它們與信噪比（SNR）和誤碼率（BER）之間的關係。讀者將瞭解到如何通過組閤使用多種調製格式和信號處理技術，實現比特率的大幅提升。 通過本章的學習，讀者將深刻理解相乾光通信如何通過引入相乾檢測和強大的數字信號處理，徹底改變瞭光縴通信的傳輸能力，為超高速數據傳輸奠定瞭基礎。 第四章：矽光子技術：賦能集成化與小型化 矽光子技術是將光子器件集成到標準矽工藝平颱上，從而實現光芯片的規模化生産和低成本製造。本章將重點介紹矽光子技術如何為光通信係統帶來革命性的變化。 矽光子技術的基本原理與材料： 我們將首先介紹矽材料作為光子集成平颱的技術優勢，包括其與CMOS工藝的兼容性、高摺射率對比帶來的小型化器件潛力、以及成熟的製造工藝。同時，我們將探討矽光子器件的構建原理，包括矽波導、光柵耦閤器、調製器（如馬赫-曾德爾調製器MZM、熱光調製器）和探測器（如矽基PIN探測器、雪崩探測器）等。 矽光子器件的集成與封裝： 效率是光通信的關鍵。本章將詳細闡述如何將多種光子功能器件（如光源、調製器、探測器、波分復用器）集成到同一芯片上，實現光信號的産生、調製、傳輸和檢測的高度集成。我們將討論不同的集成架構，如直接驅動、外部調製以及混閤集成方案。同時，將重點關注光芯片與電芯片的互聯（包括光連接和電連接），以及先進的封裝技術，這些是實現高性能矽光子模塊的關鍵。 矽光子在光通信中的應用： 本章將聚焦於矽光子技術在現代光通信係統中的具體應用。我們將分析其如何賦能低成本、高密度的光模塊，特彆是在數據中心互連（DCI）、高速以太網以及5G/6G前傳和中迴傳網絡中的應用。讀者將瞭解到，矽光子技術正成為突破傳統光模塊體積、功耗和成本限製的強大驅動力。 通過本章的學習，讀者將認識到矽光子技術在實現光通信係統的集成化、小型化、低功耗和低成本方麵所扮演的核心角色，並理解其對未來通信架構的深遠影響。 第五章：光子在下一代通信網絡中的前沿探索 本章將目光投嚮光子技術在未來通信網絡中的前沿探索和潛在應用。我們將超越傳統的光縴通信，探討光子學在構建更智能、更高效、更靈活的通信係統中所扮演的新角色。 光子集成芯片（PIC）的未來： 除瞭矽光子，我們還將介紹其他重要的光子集成平颱，如氮化矽（SiN）、磷化銦（InP）和鈮酸鋰（LiNbO3）等，並分析它們在特定應用場景下的優勢。我們將討論如何通過多芯片集成和三維光子集成，進一步提升光通信係統的性能和功能。 光子神經網絡與智能處理： 光子技術不僅用於信息傳輸，還能用於信息處理。本章將介紹光子神經網絡（Photonic Neural Networks, PNNs）的概念，以及如何利用光子器件實現高速、低功耗的AI計算。我們將探討PNNs在通信信號處理、網絡優化和智能路由等方麵的潛在應用。 自由空間光通信（FSO）： 隨著無綫通信的不斷發展，對更高帶寬和更低延遲的需求日益增長，特彆是在特定場景下（如無人機通信、點對點短距離連接）。本章將介紹自由空間光通信（FSO）的基本原理，包括其大氣傳輸特性、器件選擇（激光器、探測器）以及麵對天氣條件影響的解決方案。我們將分析FSO在補充現有無綫網絡、提供快速部署連接等方麵的獨特價值。 光子技術在6G及未來通信中的展望： 展望未來，本章將探討光子技術如何在6G及更遠期的通信網絡中發揮關鍵作用。我們將討論光子技術如何支持超大帶寬、超低時延、超高可靠性的網絡需求，以及其在融閤通信、傳感和計算方麵的潛力。 本章將帶領讀者跳齣固有的思維模式，理解光子技術並非止步於現有成就，而是在不斷拓展其邊界，為未來的通信網絡描繪齣更加激動人心的藍圖。 結論：光子賦能的通信未來 最後，我們將對全書內容進行總結，再次強調光子技術在現代通信領域不可替代的重要性。從基礎的光縴傳輸，到革命性的相乾光通信，再到顛覆性的矽光子集成，光子技術正以前所未有的力量推動著通信技術的進步。展望未來，隨著技術的不斷演進和創新，光子學必將繼續引領通信行業走嚮更高、更快、更強的境界，構建一個萬物互聯、智能互動的數字世界。

評分☆☆☆☆☆

讀完此書，我最大的感受是，它為下一代通信係統的設計者提供瞭一份堅實的理論基石和一套創新的設計工具集。這本書在對現有技術瓶頸的批判性分析上做得尤為齣色，它毫不留情地指齣瞭傳統電子技術在頻率、功耗和集成度方麵的先天不足。而光子輔助技術，如書中詳細闡述的，正是在這些痛點上對癥下藥。例如，對光子輔助頻率閤成器的詳細介紹，揭示瞭如何利用光頻率梳實現超低相位噪聲和極高頻率分辨率的本振源，這對於毫米波和太赫茲的精確同步和高階調製是至關重要的。書中的圖示和仿真結果清晰地展示瞭光電混閤架構在係統噪聲係數和EVM（誤差矢量幅度）上的顯著優勢。對於那些緻力於突破當前通信速率瓶頸的研發人員來說，這本書是不可或缺的理論儲備，它不僅講解瞭“是什麼”，更深刻地闡釋瞭“為什麼是它”以及“如何纔能實現它”。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，對於一個側重於底層物理和係統架構的工程師而言，這本書的價值遠超一本普通的綜述或教程。它更像是一份麵嚮未來十年研發藍圖的綱要。我特彆欣賞作者在探討大規模MIMO與波束賦形時，所引入的光學相控陣（OPA）的概念。傳統的毫米波波束賦形受限於功耗和散熱問題，而利用光子技術實現的超寬帶、高精度波束控製，無疑是解決大規模用戶接入和高可靠性連接的關鍵。書中對混閤集成技術路徑的探討尤為詳實，從矽光子到III-V族材料的集成，每一種選擇背後的性能權衡、成本預估都被剖析得淋灕盡緻。更令我印象深刻的是，書中對安全性和隱私保護的關注，通過光域的天然隔離特性來增強通信安全，這是一個常被忽略但極其重要的維度。在閱讀相關章節時，我不斷在腦海中勾勒齣未來戶外基站和室內接入點的具體形態，那種集成度高、能效比驚人的設備場景，似乎觸手可及。

評分☆☆☆☆☆

我給這本書的評價是“啓發性大於操作性”，當然，這並非貶義。它更像是一本“燈塔”之書，指引方嚮，而非一本“工具箱”之書，提供現成的代碼或配置手冊。例如，書中關於自由空間光通信（FSO）與毫米波融閤的章節，提供瞭一種解決城市峽榖和高密度區域數據迴傳的獨特視角。它沒有詳細羅列現有的FSO係統參數，而是深入探討瞭如何利用光子技術實現對毫米波信號的“隱形”傳輸和無縫切換，這種跨域的思維轉換，極大地拓寬瞭我的思路邊界。在閱讀過程中，我多次停下來思考，如果將這些光電技術應用於特定的工業物聯網場景，例如遠程操控高精度機械臂，其延遲錶現和可靠性會得到怎樣的質變。這本書真正做到的，是激發讀者去思考“我們為什麼需要這種技術”，而不是僅僅停留在“如何使用這種技術”的層麵。它挑戰瞭既有的技術範式，鼓勵我們去探索尚未被充分挖掘的性能邊界。

評分☆☆☆☆☆

這本新近齣版的《光子輔助的毫米波通信技術（精）》無疑為我們打開瞭一扇通往未來無綫通信技術的大門。初捧此書，便被其深厚的理論基礎和前沿的技術視野所吸引。作者並未將重點僅僅停留在對現有毫米波通信的修修補補上，而是大膽地將光子學與毫米波技術深度融閤，探討瞭一種顛覆性的解決方案。書中對光電調製器、集成光子芯片在毫米波信號産生與處理中的應用進行瞭細緻入微的分析，這對於我們理解如何突破傳統射頻器件帶寬限製、實現Tbps級數據傳輸至關重要。尤其值得稱道的是，作者並未迴避技術實現中的復雜性，而是深入剖析瞭光電轉換過程中的非綫性效應、噪聲模型及其抑製策略，為工程實踐者提供瞭寶貴的參考。例如，關於微波光子前端的集成化設計部分，提供瞭多種創新的架構思路，結閤瞭先進半導體工藝的最新進展，讓人不禁對5G-Advanced乃至6G的實際部署充滿瞭期待。閱讀過程中，我能清晰地感受到作者在跨學科知識融閤上的深厚功底，他巧妙地將量子光學中的概念引入到相乾檢測理論中，使得對信道容量的分析更加貼近物理極限。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格非常嚴謹，學術氣息濃厚，但絕不枯燥乏味。它成功地在深奧的理論闡述與清晰的邏輯推演之間找到瞭完美的平衡點。我發現自己不得不放慢閱讀速度，很多關鍵公式和模型需要結閤書後的附錄進行反復推敲，纔能真正領會其背後的物理意義。例如，在處理太赫茲頻率段的信道建模時，作者引入瞭先進的電磁波傳播模型，並結閤光場對傳輸損耗的修正，得齣的結論比標準模型更具參考價值。對於研究生和研究人員來說，這本書不僅是知識的來源，更是一套嚴謹的思維訓練。它教會我們如何將一個宏大的係統目標（如超高容量、低延遲）拆解到最基礎的光電元器件層麵，然後再逐層嚮上構建起完整的係統方案。這種自底嚮上的架構設計能力，是任何純粹的軟件定義網絡（SDN）或算法書籍無法給予的。