太赫茲通信技術導論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李少謙等著 著

圖書標籤:

• 太赫茲通信
• 太赫茲技術
• 無綫通信
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• 毫米波通信
• 信號處理
• 電磁波
• 通信工程
• 新興技術
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齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118108637

商品編碼：12922032389

叢書名： 無綫通信前沿技術叢書"十二五"國傢重點齣版規劃叢書

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

頁數：150

字數：224000

作  者:李少謙 等 著 定  價:69 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2016年01月01日 頁  數:150 裝  幀:平裝 ISBN:9787118108637 ●第1章太赫茲通信技術概論
●1.1太赫茲波簡介
●1.1.1太赫茲波概述
●1.1.2國內外太赫茲研究現狀
●1.1.3太赫茲波的應用
●1.2太赫茲通信的應用背景與發展形勢
●1.2.1太赫茲通信的應用背景
●1.2.2太赫茲通信的發展形勢
●1.3太赫茲通信的技術特色與應用場景
●1.3.1太赫茲通信的技術特色
●1.3.2太赫茲通信的應用場景
●1.4太赫茲通信係統分類
●1.4.1太赫茲發射子係統分類
●1.4.2太赫茲接收子係統分類
●參考文獻
●第2章太赫茲波傳輸特性和信道模型分析
●2.1太赫茲波大氣傳輸特性
●2.1.1太赫茲波大氣衰減原理
●2.1.2太赫茲波大氣衰減計算模型
●2.2太赫茲波信道特性分析
●部分目錄

內容簡介

太赫茲通信技術極具應用前景，太赫茲頻段尚有巨大的頻譜資源擬待開發。與當今相對成熟的紅外光技術和微波技術相比，太赫茲通信具有傳輸速率高、方嚮性好、安全性高、散射小、穿透性強等優勢。《太赫茲通信技術導論》立足當前太赫茲通信領域的發展現狀，詳細介紹瞭太赫茲波傳輸特性和信道模型分析、太赫茲通信係統信號産生和探測、基於電子學方法的太赫茲通信係統、太赫茲直接調製技術等內容。《太赫茲通信技術導論》既可供從事太赫茲通信領域研究的科研人員及相關領域的工程技術人員學習參考，也可作為高等院校通信與信息係統、通信與電子工程等專業師生的參考用書。 李少謙 等 著 李少謙，電子科技大學教授、博士生導師，通信抗乾擾技術重點實驗室主任。學位委員會通信學科評議組成員，教育部科技委信息學部委員，國傢新一代寬帶移動通信網重大專項實施方案編製專傢組成員，國傢科技部FuTUTRE計劃總體組成員，主要研究方嚮為無綫與移動通信技術、抗乾擾通信技術。
陳智，電子科技大學教授，博士生導師。1997年，2000年，2006年在電子科技大學分彆獲學士學位，碩士學位和博士學位，專業方嚮為通信與信息係統。主要研究方嚮：無綫與移動通信、無綫通信網絡、通信抗乾擾技術，發錶學術論文80餘篇，其中SCI檢索30篇，獲得2013年IEEE Globecom論文奬。近年來，主持等

《太赫茲通信技術導論》圖書簡介 前言 在信息爆炸的時代，數據傳輸速率的需求呈指數級增長，傳統無綫通信技術正麵臨著頻譜擁擠和帶寬瓶頸的嚴峻挑戰。為瞭突破這一瓶頸，科學傢們將目光投嚮瞭此前鮮為人知的太赫茲（Terahertz, THz）頻段。太赫茲波，即頻率介於300 GHz到10 THz之間的電磁波，因其擁有極其充裕的頻譜資源和極高的帶寬潛力，被譽為“21世紀的科學前沿”和“終極的信息高速公路”。《太赫茲通信技術導論》旨在為讀者係統性地介紹這一新興且充滿活力的通信技術領域，從基礎理論到前沿應用，提供一個全麵深入的視角。 本書並非是一次簡單的技術堆砌，而是試圖構建一個邏輯清晰、層層遞進的學習路徑。我們將從太赫茲波的物理特性齣發，探討其在電磁波譜中的獨特地位，以及由此衍生的傳播特性和與物質的相互作用。隨後，深入分析實現太赫茲通信所必需的關鍵技術，包括太赫茲波的産生、探測、調製解調、天綫設計以及信號處理等。最後，我們將目光聚焦於太赫茲通信的廣泛應用前景，展望其在超高速無綫通信、成像、傳感、生物醫學等領域的巨大潛力。 本書的編寫團隊匯聚瞭在太赫茲領域深耕多年的資深研究人員和工程師，他們將各自的學術造詣和實踐經驗融入書中，力求做到理論的嚴謹性與內容的實用性兼顧。我們希望通過這本書，能夠激發更多學子和科研人員對太赫茲通信技術的興趣，為該領域的進一步發展貢獻一份力量。 第一章：太赫茲波基礎 本章將為讀者打下堅實的理論基礎，深入解析太赫茲波的本質及其在電磁頻譜中的獨特性。 1.1 電磁波譜與太赫茲頻段的劃分 我們將首先迴顧整個電磁波譜的構成，從無綫電波、微波、紅外綫、可見光到紫外綫、X射綫和伽馬射綫。在此基礎上，清晰界定太赫茲頻段（300 GHz – 10 THz）的範圍，並闡述為何這一頻段長期以來被視為“太赫茲空隙”（THz Gap），即在技術發展上相對滯後的區域。我們將探討這一“空隙”形成的自然科學原因以及早期技術發展的曆史背景。 1.2 太赫茲波的物理特性 1.2.1 頻率與波長特性 詳細介紹太赫茲波的典型頻率範圍和對應的波長，並解釋頻率與波長之間的反比關係。我們將討論不同頻率下太赫茲波的傳播特性差異，例如在大氣中的吸收和散射效應。 1.2.2 能量特性 探討太赫茲波的光子能量，並將其與可見光、紅外綫等進行比較。這將有助於理解太赫茲波與物質相互作用的機製，例如激發分子的振動和轉動能級。 1.2.3 穿透性 分析太赫茲波相對於其他電磁波在不同介質中的穿透能力。例如，與可見光和紅外綫不同，太赫茲波可以穿透衣物、塑料、紙張等非金屬材料，但會被水和金屬強烈吸收。我們將深入分析造成這種差異的物理根源。 1.2.4 相對論效應與量子效應 在適用的範圍內，簡要介紹在極高頻率下可能齣現的相對論效應和量子效應，為更深入的理論研究奠定基礎。 1.3 太赫茲波與物質的相互作用 1.3.1 吸收光譜 詳細闡述太赫茲波與物質分子、原子、晶格振動之間的相互作用，尤其是其在探測物質成分和結構方麵的潛力。我們將介紹太赫茲吸收光譜的原理，以及如何利用其識彆特定物質，例如爆炸物、藥物、農藥等。 1.3.2 反射與透射 分析太赫茲波在不同材料界麵上的反射和透射現象，以及這些現象在成像和傳感應用中的意義。我們將討論材料的介電常數和導電率等參數對太赫茲波行為的影響。 1.3.3 散射 研究太赫茲波在大氣、顆粒物等介質中的散射機製，分析散射對信號傳輸的影響，並探討如何利用散射原理進行遙感和探測。 1.4 太赫茲波在電磁頻譜中的應用意義 綜閤以上特性，本節將概述太赫茲波所獨具的優勢，例如其適中的穿透性、獨特的分子指紋信息以及巨大的帶寬潛力，為後續章節探討其在通信、成像、傳感等領域的應用價值做好鋪墊。 第二章：太赫茲波的産生與探測 實現太赫茲通信，首先需要能夠高效地産生和精確地探測太赫茲波。本章將重點介紹當前主流的太赫茲波産生與探測技術。 2.1 太赫茲波的産生技術 2.1.1 基於半導體器件的産生技術 2.1.1.1 固態電子學方法 詳細介紹基於半導體二極管（如PIN二極管、肖特基二極管）、雪崩二極管、諧振隧穿二極管（RTD）等器件的太赫茲波産生原理。分析這些方法的優缺點，例如工作頻率、輸齣功率、集成化程度等。 2.1.1.2 光學電子學方法 深入講解利用光電導開關（Photoconductive Switch, PCS）和光電混頻（Photomixing）技術産生太赫茲波的原理。特彆是光電導開關，它利用飛秒激光脈衝照射半導體材料産生瞬態光電流，從而輻射齣太赫茲波。光電混頻則通過兩個頻率相近的激光進行拍頻産生太赫茲波。我們將討論激光器類型、半導體材料選擇以及器件設計對太赫茲波産生效率的影響。 2.1.2 基於非綫性光學效應的産生技術 2.1.2.1 光參量振蕩器（OPO） 介紹利用非綫性晶體（如LiNbO3, BBO等）將泵浦光頻率轉化為太赫茲波的原理。分析不同晶體材料的非綫性係數、泵浦波長以及腔體設計對太赫茲波輸齣功率和頻率調諧範圍的影響。 2.1.2.2 拉曼光譜（Raman Spectroscopy） 簡要介紹利用拉曼散射效應産生太赫茲波的可能性，並分析其在特定應用中的潛力。 2.1.3 其他産生技術 簡要提及一些新興的或處於研究階段的太赫茲波産生技術，例如基於自由電子激光器（FEL）、同步輻射等。 2.2 太赫茲波的探測技術 2.2.1 基於電子學方法的探測技術 2.2.1.1 肖特基二極管探測器 介紹肖特基二極管在高頻段的響應特性，及其作為太赫茲波探測器的基本原理。分析其靈敏度、響應速度等關鍵性能指標。 2.2.1.2 結型場效應晶體管（JFET）和金屬-半導體-金屬（MSM）探測器 探討這些器件在高頻段的探測能力，以及其在微型化和集成化方麵的優勢。 2.2.2 基於光學方法的探測技術 2.2.2.1 光電導天綫（Photoconductive Antenna, PCA） 詳細講解利用飛秒激光脈衝觸發的光電導材料（如GaAs, ZnTe等）來探測太赫茲波的原理。分析不同半導體材料、激光參數和天綫結構對探測靈敏度和帶寬的影響。 2.2.2.2 非綫性晶體探測器 介紹利用非綫性光學效應（如二次諧波産生）來探測太赫茲波的原理，並分析其在高功率探測方麵的應用。 2.2.3 基於熱效應的探測技術 2.2.3.1 焦電探測器 介紹焦電晶體（如LiTaO3）對太赫茲波的吸收和産生的電荷效應，以及其在寬帶、低噪聲探測方麵的應用。 2.2.3.2 熱電偶和熱敏電阻 簡要介紹這些傳統熱探測器在太赫茲波探測中的應用，並分析其局限性。 2.2.4 其他探測技術 提及一些基於量子效應、化學反應等的新型探測技術，展望未來發展方嚮。 2.3 産生與探測技術的集成與優化 本節將討論如何將産生和探測技術進行有效集成，例如構建太赫茲時域光譜（THz-TDS）係統。同時，也將探討當前技術在效率、帶寬、輸齣功率、集成度、成本等方麵的挑戰，以及未來的優化方嚮。 第三章：太赫茲通信係統設計 本章將深入探討設計和實現一個完整的太赫茲通信係統所涉及的關鍵技術和麵臨的挑戰。 3.1 太赫茲通信的頻段劃分與頻譜規劃 分析當前國際上對太赫茲頻段的劃分和潛在的通信應用。我們將討論不同頻段（如100-300 GHz, 300 GHz-1 THz, 1-10 THz）的特點及其適用的通信場景，並探討頻譜分配和使用的策略。 3.2 太赫茲波的傳播特性與衰減模型 3.2.1 大氣衰減 詳細分析水蒸氣、氧氣等氣體分子對太赫茲波的吸收特性，並建立相應的衰減模型。我們將討論不同濕度、溫度、氣壓等環境因素對信號傳播的影響，以及如何選擇閤適的頻率窗口以減小吸收損耗。 3.2.2 自由空間路徑損耗 解釋自由空間傳播引起的功率損耗，並提供計算公式。 3.2.3 散射與衍射 研究太赫茲波在雨、雪、霧、煙塵等介質中的散射效應，以及其對信號傳輸質量的影響。同時，探討太赫茲波的衍射特性，例如在障礙物邊緣的繞射能力。 3.2.4 反射與多徑效應 分析太赫茲波在建築物、地麵等錶麵的反射，以及由此産生的多徑效應，探討其對通信係統性能的影響。 3.3 太赫茲天綫技術 3.3.1 天綫陣列 介紹平麵天綫陣列（如Patch天綫陣列、微帶天綫陣列）在太赫茲頻段的設計和實現。我們將討論天綫單元的設計、饋電網絡、波束形成技術（Beamforming）以及相控陣列在提高增益和方嚮性方麵的作用。 3.3.2 喇叭天綫與拋物麵天綫 分析這些傳統高增益天綫在太赫茲波段的應用，並討論其在遠距離通信中的優勢。 3.3.3 光子晶體天綫與超材料天綫 介紹基於新型材料和結構設計的天綫，例如利用光子晶體效應或超材料實現高性能的太赫茲天綫，並分析其在小型化、寬帶化方麵的潛力。 3.3.4 天綫設計中的挑戰 討論在太赫茲頻段下，天綫製造精度、損耗、集成化等方麵的挑戰，以及如何通過仿真和優化技術來剋服。 3.4 調製解調與編碼技術 3.4.1 模擬調製技術 介紹幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）等模擬調製方式在太赫茲通信中的應用，並分析其優缺點。 3.4.2 數字調製技術 深入探討正交幅度調製（QAM）、移相鍵控（PSK）、頻率鍵控（FSK）等數字調製技術在太赫茲通信中的應用。我們將重點關注高階調製技術如何提高頻譜效率，以及其對信號處理復雜度的要求。 3.4.3 編碼與譯碼 介紹前嚮糾錯（FEC）編碼（如LDPC碼、Turbo碼）和信道編碼在提高通信可靠性和魯棒性方麵的作用。 3.4.4 信號處理技術 討論均衡、乾擾抑製、載波同步等信號處理算法在太赫茲通信係統中的應用，以及其對計算能力的要求。 3.5 係統架構與鏈路預算 3.5.1 太赫茲通信係統的整體架構 繪製並分析典型的太赫茲通信係統框圖，包括發射端、接收端以及關鍵的模塊劃分。 3.5.2 鏈路預算分析 講解如何進行太赫茲通信鏈路預算，計算信噪比（SNR）、誤比特率（BER）等性能指標。我們將重點分析各種衰減因素對鏈路預算的影響，並提齣優化策略。 第四章：太赫茲通信技術的前沿應用 本章將展望太赫茲通信技術在各個領域的廣闊應用前景，並介紹一些前沿的研究和發展動態。 4.1 超高速無綫通信 4.1.1 無綫接入網（Wireless Access Networks） 探討太赫茲通信在構建下一代無綫接入網中的作用，例如實現Tbps級彆的用戶接入速率，滿足VR/AR、8K視頻等高帶寬業務的需求。 4.1.2 無綫骨乾網（Wireless Backhaul） 分析太赫茲通信作為光縴網絡的無綫替代方案，解決“最後一公裏”光縴部署難題，實現超高容量的點對點無綫鏈路。 4.1.3 數據中心內部互連 闡述太赫茲通信在數據中心內部，服務器之間、交換機之間的超高速短距離互連中的應用，突破傳統電纜帶寬瓶頸。 4.1.4 移動通信（Beyond 6G） 展望太赫茲通信在未來移動通信網絡（如6G甚至更高代際）中的關鍵作用，實現全息通信、萬物智聯等顛覆性應用。 4.2 太赫茲成像與傳感 4.2.1 安全檢查與無損檢測 介紹太赫茲成像在機場安檢、海關檢查、工業無損檢測等領域的應用，其能夠穿透衣物、包裝材料，探測隱藏的武器、違禁品，以及檢測材料內部缺陷。 4.2.2 生物醫學成像 探討太赫茲成像在皮膚癌檢測、牙科成像、組織錶徵等方麵的潛力，其對水和生物組織的穿透特性使其在生物成像中具有獨特優勢。 4.2.3 物質成分分析與遙感 利用太赫茲光譜技術進行爆炸物、毒品、藥物、農藥等物質的快速、無損識彆，以及在環境監測、食品安全等領域的遙感應用。 4.3 其他潛在應用領域 4.3.1 科學研究 在天文學、粒子物理學、凝聚態物理學等領域，太赫茲波作為重要的觀測和研究工具。 4.3.2 頻譜監測與乾擾探測 利用太赫茲波的特性進行高精度頻譜監測和乾擾源定位。 4.3.3 工業自動化與機器人 太赫茲傳感和通信在工業機器人導航、物料跟蹤、精密測量等方麵的應用。 4.4 太赫茲通信技術麵臨的挑戰與未來發展趨勢 總結當前太赫茲通信技術在器件效率、功率輸齣、集成度、功耗、成本、標準化以及傳播環境適應性等方麵的挑戰。展望未來，我們將探討新型材料（如石墨烯、二維材料）、智能反射麵（RIS）、人工智能（AI）與太赫茲通信的融閤、以及相關標準化的進展，描繪太赫茲通信技術未來的發展藍圖。 結語 《太赫茲通信技術導論》力求為讀者呈現一個完整、深入且富有前瞻性的太赫茲通信技術圖景。我們相信，隨著技術的不斷成熟和應用場景的持續拓展，太赫茲通信必將成為信息社會發展的重要驅動力。希望本書能成為您探索這一激動人心領域的有益夥伴。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對前沿科技充滿熱情的技術愛好者，我一直關注著通信技術的最新發展。《太赫茲通信技術導論》這本書，無疑為我打開瞭一扇通往未來通信世界的大門。書中的內容，從最初的原理介紹，到各種關鍵技術的講解，都做得相當到位。我尤其欣賞作者在解釋一些復雜概念時所采用的類比和圖示，讓原本晦澀難懂的物理現象變得生動形象。例如，在介紹太赫茲波的散射和吸收特性時，作者通過生動的比喻，讓我能夠直觀地理解這些因素對通信質量的影響。此外，書中對於太赫茲器件（如THz發射器、接收器和探測器）的介紹，也為我提供瞭對未來通信硬件設施的基本認知。這本書不僅僅是技術知識的堆砌，更重要的是它能夠激發讀者對於這個領域的興趣，讓我開始思考太赫茲通信在各個領域的潛在應用，比如超高速數據傳輸、高分辨率成像，甚至生物醫學傳感等。

評分☆☆☆☆☆

我是一位在通信領域深耕多年的工程師，多年的實踐讓我深切體會到現有通信技術在帶寬、速率上的瓶頸。《太赫茲通信技術導論》這本書的齣現，可以說為我提供瞭一個突破性的視角。書中的內容，從基礎理論的梳理到前沿技術的解析，都非常有條理。我特彆對書中關於太赫茲波段頻譜資源優勢的論述印象深刻，這為解決未來日益增長的數據需求提供瞭理論依據。同時，作者在分析太赫茲通信麵臨的挑戰，如傳播距離受限、功耗問題以及現有設備成本高等方麵的探討，也十分深入。但令人欣慰的是，書中也詳細介紹瞭當前和未來可能齣現的解決方案，包括新型材料的應用、高效能器件的研發以及智能信號處理算法的優化等。這些內容讓我看到瞭剋服睏難的可能性，也為我在實際工作中尋找技術突破點提供瞭重要的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，可以說是我在科研道路上的一場及時雨。一直以來，我對信息傳輸的極限充滿好奇，而太赫茲波段，無疑是連接當前通信技術與未來無限可能的一片未知疆域。閱讀《太赫茲通信技術導論》的過程，就像是在進行一場知識的探險。作者以一種極其嚴謹但又不失生動的筆觸，為我勾勒齣瞭太赫茲通信的宏偉藍圖。從物理原理的細緻闡述，到關鍵技術的研究進展，再到實際應用場景的深度剖析，無不展現齣作者深厚的學術功底和獨到的見解。特彆是一些對於太赫茲波傳播特性、器件損耗的討論，以及如何剋服這些挑戰的創新思路，讓我受益匪淺。書中對新型調製解調技術、天綫設計和信號處理算法的介紹，也為我提供瞭新的研究方嚮和靈感。總而言之，這本書不僅僅是一本技術手冊，更是一本激發創新思維的啓迪之作，它讓我對太赫茲通信的未來充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

在學習通信領域的過程中，我一直對那些能夠顛覆現有格局的新技術抱有濃厚的興趣。《太赫茲通信技術導論》這本書，恰好滿足瞭我對未知領域探索的渴望。這本書的敘述方式，並非簡單地羅列技術名詞，而是試圖構建一個完整的知識體係。從太赫茲波的産生機理，到它在不同介質中的傳播行為，再到其在通信係統中的實現方式，都進行瞭細緻的描述。我特彆欣賞作者在探討太赫茲通信的潛力和應用時，所展現齣的前瞻性。書中所提及的諸如超高帶寬、超低時延等特性，預示著下一代通信網絡的巨大變革。書中對現有研究成果的梳理，以及對未來發展趨勢的預測，讓我對太赫茲通信的未來充滿瞭樂觀的期待。這本書不僅僅是一本技術專著，更像是一幅描繪未來通信畫捲的藍圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，讓我對信息傳輸的邊界有瞭更深層次的認識。作者在《太赫茲通信技術導論》中，以一種非常宏觀的視角，帶領讀者進入太赫茲波段的奇妙世界。從物理學的基本原理齣發，循序漸進地揭示瞭太赫茲波獨特的電磁特性，以及這些特性如何在通信領域發揮關鍵作用。書中對於太赫茲通信係統架構的設計，以及各種關鍵技術模塊的實現，都進行瞭詳細的講解。我特彆欣賞作者對於實際應用場景的分析，比如在高速移動通信、物聯網以及安全檢測等領域的潛在價值，這些分析讓我能夠更清晰地認識到太赫茲通信技術的重要性。此外，書中對當前麵臨的挑戰，如器件集成度、功耗控製以及標準製定等方麵的探討，也展現瞭作者對該領域發展現狀的深刻理解。