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內容簡介

　　《電路》足美國密歇根大學烏拉比教授和加州大學伯剋利分校馬哈必斯副教授於2011年編寫的電路教材，在美國幾十所高校中使用。
　　《電路》主要內容包括電路術語、電阻電路、電路分析方法、運算放大器、一階電路、二階電路、電路的正弦穩態分析、頻率響應和濾波器、拉普拉斯變換和傅裏葉變換等。《電路》的最大特點是包含瞭豐富的電路應用實例。這些實例具有鮮明的時代特徵，而且緊密結閤電路分析原理。
　　《電路》適閤作為普通高等院校電路課程的教材和參考書，也可供科研與工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 電路術語
手機中的電路
1-1 電路發展曆程
1-2 單位、量綱和符號
技術概要1：微納技術
1-3 電荷與電流
1-4 電壓和功率
技術概要2：摩爾定律和尺度
1-5 電路元件
第1章 知識關係
第1章 重點
關鍵術語
習題

第2章 電阻電路
概述
2-1 歐姆定律
技術概要3：超導
2-2 電路拓撲
2-3 基爾霍夫定律
2-4 等效電路
技術概要4：電阻型傳感器
2-5 星形一三角形（Y-△）變換
2-6 惠斯通電橋
2-7 應用注釋：綫性與非綫性i-v關係
2-8 Multisim介紹
第2章 知識關係
第2章 重點
關鍵術語
習題
Multisim和myDAQ應用

第3章 分析方法
概述
3-1 節點電壓法
3-2 網孔電流法
3-3 直觀法
技術慨要5：發光二極管（LFD）
3-4 電源疊加
3-5 戴維南和諾頓等效電路
技術概要6：顯示技術
3-6 最大功率傳輸
3-7 應用注釋：雙極結型品體管
3-8 用Multisim進行節點分析
第3章 知識關係
第3章 重點
關鍵術語
習題
Multisim和myDAQ應用

第4章 運算放大器
概述
4-1 運放特性
技術概要7：集成電路製造工藝
4-2 負反饋
4-3 理想運放模型
4-4 反相放大器
4-5 加法放大器
4-6 差分放大器
4-7 電壓跟隨器
4-8 運放信號處理電路
4-9 儀器放大器
4-10 數字一模擬轉換器（DAC）
技術慨要8：電磁波譜
4-11 在模擬與數字電路中使用MOSFET
技術慨要9：計算機存儲電路
4-12 應用注釋：神經探針
4-13 用Multisim分析
第4章 知識關係
……
第5章 一階RC和RL電路
第6章 RLC電路
第7章 交流分析
第8章 交流電路的功率
第9章 電路的頻率響應和濾波器
第10章拉普拉斯變換分析法
第11章 傅裏葉分析法
附錄A 符號、量和單位
附錄B 求解代數方程組
附錄C Multisim簡介
附錄D 數學公式
附錄E 部分習題答案
索引

《電磁場與波導》 簡介 《電磁場與波導》是一部深度探討電磁場理論及其在波導係統中的應用的書籍。本書旨在為讀者構建一個堅實的理論基礎，並在此基礎上，深入分析電磁波的傳播特性、波導的結構與工作原理、以及相關的設計與分析方法。全書內容嚴謹、邏輯清晰，力求在概念的闡釋上既深入淺齣，又兼顧其數學的嚴密性，以期幫助讀者全麵理解電磁現象的本質以及現代通信技術中不可或缺的波導技術。 第一章：麥剋斯韋方程組 本章是全書的基石，詳細介紹瞭麥剋斯韋方程組。我們將從矢量分析的基本概念齣發，迴顧散度、鏇度、梯度等重要的數學工具。隨後，我們將逐一推導並闡釋麥剋斯韋方程組的四個基本方程：高斯定律（描述電場強度與電荷分布的關係）、高斯磁定律（闡述磁單極子的不存在）、法拉第電磁感應定律（揭示變化的磁場如何産生電場）以及安培-麥剋斯韋環路定律（描述電流和變化的電場如何産生磁場）。本書不僅會展示方程的形式，更會深入剖析其物理意義，結閤具體的物理場景進行講解，例如電荷在電場中的運動，磁場在感應綫圈中的産生等。我們將探討這些方程在不同介質（如真空、電介質、磁介質）中的形式，以及它們如何共同描述瞭電磁場在時間和空間中的演化。此外，本章還將介紹均勻平麵波的概念，以及其在真空中的傳播特性，為後續章節打下基礎。 第二章：電磁波的産生與傳播 在本章中，我們將進一步深化對電磁波的理解。從麥剋斯韋方程組齣發，我們將推導齣電磁波的波動方程，並分析其解的物理含義。本書將詳細講解電磁波的産生機製，例如通過振蕩的電荷或電流産生的輻射。我們將重點闡述電磁波的傳播特性，包括波長、頻率、相位、振幅等關鍵參數，以及它們之間的關係。同時，我們將深入探討電磁波在不同介質中的傳播情況，包括傳播速度、介電常數、磁導率、以及其對波傳播的影響，例如摺射、反射等現象。全書將詳細分析介質的導電性對電磁波傳播的影響，引入瞭趨膚深度（skin depth）的概念，解釋瞭在導體中電磁波如何衰減。此外，本章還將介紹電磁波的能量和動量，以及坡印廷矢量（Poynting vector）的概念，它描述瞭電磁波的能量流動方嚮和功率密度。 第三章：邊界條件與反射 本章聚焦於電磁波在不同介質界麵上的行為。我們將詳細推導並講解在兩種不同介質邊界上的電磁場邊界條件，包括電場、磁場、電位移矢量和磁場強度等分量的連續性要求。這些邊界條件是分析電磁波傳播的關鍵。隨後，我們將詳細分析電磁波在理想導體、介質界麵上的反射和摺射現象。本書將推導齣菲涅爾方程（Fresnel equations），用於計算反射係數和透射係數，並分析不同入射角和極化方式下反射和透射的規律。我們將通過圖示和實例，清晰地展示斯涅爾定律（Snell's law）在電磁波傳播中的體現。此外，本章還將討論全反射現象及其在光縴等領域的應用。 第四章：傳輸綫理論 本章將電磁場理論與實際的電信號傳輸聯係起來。我們將引入傳輸綫的概念，並分析其等效電路模型。本書將詳細推導並講解傳輸綫方程，從而描述信號在傳輸綫上的傳播過程。我們將深入探討傳輸綫中的特性阻抗（characteristic impedance）、傳播常數（propagation constant）、衰減常數（attenuation constant）和相速度（phase velocity）等關鍵參數。本書將重點講解反射和駐波（standing waves）的概念，以及它們在傳輸綫上的形成原因。我們將介紹阻抗匹配（impedance matching）的重要性，以及如何利用匹配網絡來減少信號反射，提高能量傳輸效率。此外，本章還將介紹史密斯圓圖（Smith chart）這一強大的工具，用於求解傳輸綫問題，包括阻抗計算、阻抗匹配和負載分析等。 第五章：波導理論 本章將深入探討波導作為引導電磁波傳播的結構。我們將從麥剋斯韋方程組齣發，分析電磁波在理想無限長導體平闆波導中的傳播模式。本書將詳細講解橫電波（TE modes）和橫磁波（TM modes）的概念，以及它們的區彆和特性。我們將推導齣不同模式下波導的截止頻率（cutoff frequency），並分析模式的截止和傳播條件。本書將分析波導的截止現象，解釋為何隻有高於截止頻率的電磁波纔能在波導中有效傳播。我們將進一步探討理想金屬圓波導的工作原理，分析其內部的電磁場分布和傳播模式。同時，本書還將介紹脊形波導、介質波導等其他類型的波導結構，以及它們在不同應用中的特點。 第六章：波導中的能量傳輸與損耗 本章聚焦於波導中電磁波的能量傳輸和實際損耗。我們將通過坡印廷矢量來分析波導中能量的流動方嚮和功率密度。本書將詳細計算不同模式下波導的傳播功率。隨後，我們將分析波導的損耗機製，包括導體損耗（由導體電阻引起）和介質損耗（由介質的電導率引起）。我們將推導齣波導的衰減常數，並分析其與波導尺寸、工作頻率、導體材料和介質性質的關係。本書將介紹如何通過選擇閤適的材料和設計閤理的結構來降低波導的損耗。此外，本章還將討論波導中的色散現象，即不同頻率的電磁波在波導中以不同的速度傳播，以及它對信號傳輸的影響。 第七章：波導的激勵與匹配 本章將介紹如何將電磁波導入波導，以及如何實現波導與其他器件之間的阻抗匹配。我們將詳細講解波導的激勵技術，例如使用探針（probe）、縫隙（aperture）或耦閤環（coupling loop）等方法來耦閤電磁波進入波導。本書將分析不同激勵方式産生的電磁場模式，並討論如何選擇閤適的激勵方式來激發特定的模式。隨後，我們將深入講解波導與其他傳輸綫（如同軸綫）或器件之間的匹配問題。本書將介紹使用阻抗匹配器（impedance transformer），例如匹配脊（matching posts）、匹配錐（matching cones）或變壓器（transformers）等技術來解決匹配問題。我們將分析阻抗匹配對於減少反射、提高能量傳輸效率的重要性。 第八章：微帶綫與帶狀綫 本章將介紹在印刷電路闆（PCB）上廣泛應用的微帶綫（microstrip line）和帶狀綫（stripline）等平麵傳輸綫結構。我們將分析這些結構的等效電路模型，並推導齣其特性阻抗和傳播常數的計算方法。本書將詳細講解微帶綫的結構和工作原理，包括介質基闆、導體帶和地平麵等組成部分。我們將分析其模態特性，例如混閤模態的形成。同時，本書也將介紹帶狀綫的結構，以及它與微帶綫的區彆和聯係。我們將探討這兩種傳輸綫在微波集成電路（MIC）和射頻電路設計中的應用，以及它們在頻率響應、損耗和封裝方麵的特點。 第九章：阻抗匹配網絡設計 本章將專注於實際的阻抗匹配網絡設計。我們將迴顧和深化史密斯圓圖的應用，包括使用史密斯圓圖進行單節匹配、多節匹配和寬帶匹配的設計。本書將詳細講解各種匹配網絡拓撲結構，例如L型匹配網絡、π型匹配網絡和T型匹配網絡。我們將通過具體的計算實例，演示如何根據給定的阻抗和頻率範圍，設計齣滿足要求的匹配網絡。本書還將討論匹配網絡的損耗和帶寬問題，以及如何權衡設計參數以達到最優性能。此外，本章還將介紹一些先進的匹配技術，例如分布參數匹配和集中參數匹配的結閤使用。 第十章：波導濾波器與頻率選擇性器件 本章將深入探討波導在濾波器設計中的應用。我們將介紹如何利用波導的結構特性來實現頻率選擇性，例如利用脊形波導或加載瞭金屬結構的波導來構建濾波器。本書將分析不同類型的波導濾波器，如腔體濾波器、耦閤綫濾波器和刺狀濾波器等，並討論它們的結構、工作原理和設計方法。我們將介紹濾波器參數的定義，例如通帶、阻帶、插入損耗和迴波損耗。此外，本章還將介紹其他頻率選擇性器件，例如定嚮耦閤器（directional coupler）和環形器（circulator），以及它們在微波係統中的應用。 結論 《電磁場與波導》通過對電磁場理論的深入講解，以及對波導結構、傳播特性、匹配技術和濾波器設計的細緻分析，為讀者提供瞭一個全麵的知識體係。本書不僅適閤作為高等院校相關專業的教材，也為從事微波、射頻、通信和電子工程領域的工程師和研究人員提供瞭一本寶貴的參考書。通過學習本書，讀者將能夠深刻理解電磁波的奧秘，並掌握設計和分析各種微波器件和係統所需的關鍵技能。