微波熱效應的脊波導實驗傳輸係統設計及機理研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

田文艷 著

圖書標籤:

• 微波技術
• 脊波導
• 熱效應
• 傳輸係統
• 實驗設計
• 電磁場
• 數值模擬
• 毫米波
• 熱分析
• 射頻電路

店鋪： 華文京典專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121279294

商品編碼：29573726759

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：微波熱效應的脊波導實驗傳輸係統設計及機理研究

定價：39.00元

作者：田文艷

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787121279294

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書係統地介紹瞭微波熱效應的研究方法、實驗裝置的優化設計、實驗係統的構建、微觀動力學理論計算分析。首先根據微波熱效應研究的瓶頸問題和目前研究常用實驗裝置存在的局限性，通過HFSS電磁仿真軟件優化設計加工瞭脊波導實驗裝置，並利用多物理場耦閤計算驗證該裝置的可行性，然後基於該裝置搭建實驗係統進行熱效應實驗研究，*後利用微觀分子動力學計算方法研究熱效應作用機理。這些研究可為微波熱效應研究開闢一條新途徑並提供瞭重要的實驗和理論依據，同時也為微波熱效應作用機理的研究和解決微波能工業化生産過程中的關鍵性問題打下堅實基礎，具有重要的科學意義。

目錄

---

作者介紹

---

田文艷，副教授，2012年獲得四川大學無綫電物理專業博士學位。主要研究方嚮為微波器件設計與微波測量、電磁場仿真計算和微波能應用。歐洲AMPERE組織會員、國際SCI期刊《International Journal of Applied Electromagics and Mechanics》、《Progress in Electromagics Research》和《Superlattices and Microstructures》審稿專傢。近五年來，發錶學術論文20餘篇，其中SCI收錄12篇（區和Top2區SCI論文各1篇）；主持國傢自然科學基金、山西省自然科學基金和山西省晉城市科技計劃項目各1項；申請國傢6項，授權國傢發明1項，授權軟件著作權3項。

文摘

---

序言

---

脊波導作為一種重要的微波傳輸介質，在集成電路、通信係統以及精密測量等領域扮演著越來越重要的角色。其獨特的結構設計，能夠有效引導和控製微波信號的傳播，尤其是在高頻段和緊湊型器件設計中展現齣顯著優勢。然而，微波在脊波導中的傳輸並非全然簡單無損，其內在的傳播機理與物理效應，尤其是熱效應，一直是研究的熱點與難點。理解並掌握脊波導中的微波熱效應，對於優化器件性能、提高係統可靠性以及開發新型應用具有至關重要的意義。 本文旨在深入剖析微波在脊波導中傳輸的物理機製，並著重於探討其伴隨産生的熱效應。研究將從脊波導的基本結構與傳播特性入手，係統闡述微波能量如何在脊波導這一特定結構中被引導和傳輸。我們將詳細解析脊波導的電磁場分布、模式特性以及阻抗匹配等關鍵參數，從而為理解後續的熱效應奠定堅實基礎。 脊波導的核心優勢在於其能夠通過引入脊狀結構，改變波導的橫截麵幾何形狀，從而實現對傳播模式的有效控製和限製。相較於傳統的矩形波導，脊波導在減小尺寸、提高工作頻率以及實現特定功能（如濾波、隔離）方麵具有獨特的優勢。這種結構上的優化，使得脊波導在微波集成電路（MMIC）和射頻識彆（RFID）等領域獲得瞭廣泛應用。然而，任何介質在傳輸高能量微波時，都會不可避免地産生損耗，而這些損耗最終會轉化為熱量。 本文將重點關注脊波導中的熱效應，這是一個多物理場耦閤的復雜過程。微波能量在波導介質和導體錶麵傳播過程中，由於介質的介電損耗和導體的歐姆損耗，會産生焦耳熱。這些熱量會引起波導材料的溫度升高，進而影響材料的電磁參數（如介電常數、磁導率、導電率）和機械性能。溫度的變化又會反過來影響微波的傳輸特性，例如引起傳播常數的變化、損耗的增加，甚至可能導緻器件的性能衰減或失效。因此，對微波熱效應進行深入研究，對於設計和優化脊波導器件至關重要。 具體而言，我們將從以下幾個方麵展開論述： 脊波導的理論模型與傳播特性： 首先，我們將迴顧脊波導的經典理論，包括其基本結構參數（脊的高度、寬度、間距等）與電磁性能之間的關係。我們將分析不同脊波導結構下可能存在的傳播模式，重點關注占優的橫電（TE）和橫磁（TM）模式，並探討其截止頻率、傳播常數以及群速度等關鍵參數。同時，我們還將討論脊波導的有效介電常數和有效磁導率的概念，以及它們如何影響微波的傳播速度和特性。此外，對於脊波導的阻抗特性進行分析，是實現高效率功率傳輸和避免反射的關鍵，我們將探討如何通過結構設計來優化阻抗匹配，從而減少能量損耗。 微波損耗機製分析： 微波在脊波導中傳輸的損耗主要來源於兩個方麵：介質損耗和導體損耗。我們將詳細分析這兩種損耗的産生機理。介質損耗主要是由於波導材料內部的電偶極子、離子和電子等極化過程在交變電場作用下剋服內耗而産生的能量轉化，其大小與材料的損耗角正切（tan δ）和微波頻率密切相關。導體損耗則是由於微波電磁場在波導導體壁錶麵集膚效應的影響，導緻電流在導體內部的電阻上産生焦耳熱。我們將探討集膚效應的深度以及導體材料的電導率如何影響導體損耗。 熱效應的産生與傳播： 微波損耗産生的熱量會迅速在波導結構中積纍和傳播。我們將建立相應的熱傳導模型，分析熱量在脊波導材料內部和錶麵上的分布情況。熱量的産生速率與微波功率密度、損耗因子以及脊波導的幾何形狀密切相關。熱量的傳播則受到材料的導熱係數、比熱容以及邊界條件等因素的影響。研究將深入探討不同脊波導結構設計和工作條件下，熱量的積纍模式和最高溫度點的預測。 溫度對脊波導性能的影響： 溫度的變化會顯著影響脊波導的電磁性能。我們將分析溫度對脊波導介質參數（介電常數、介電損耗角正切）以及導體參數（電導率）的影響。例如，大多數介質材料的介電常數和損耗角正切會隨溫度升高而增大，這會進一步加劇微波損耗，形成一個正反饋循環。同時，導體材料的電阻率也會隨溫度升高而增大，導緻導體損耗的增加。我們將量化分析這些參數變化對脊波導傳播常數、傳輸損耗以及帶寬等性能參數的影響。 脊波導熱效應的仿真與實驗研究： 為瞭更準確地理解和預測脊波導中的微波熱效應，本文將結閤數值仿真和實驗驗證。在仿真方麵，我們將利用先進的電磁場和熱傳導耦閤仿真軟件，建立高精度的脊波導三維模型，模擬微波傳輸過程中的電磁場分布、損耗分布以及産生的熱量分布。通過調整結構參數和工作條件，預測不同場景下的溫度變化。在實驗方麵，我們將設計和製造相應的脊波導實驗傳輸係統，並配備高精度的溫度測量設備，在實際工作條件下測量脊波導的溫度分布和傳輸損耗。通過對比仿真結果和實驗數據，驗證模型的準確性，並為優化脊波導設計提供實際依據。 脊波導熱效應的控製與優化策略： 基於對微波熱效應機理的深入理解，本文將探討有效的控製和優化策略。這包括： 結構優化設計： 通過調整脊波導的幾何參數（如脊的高度、寬度、間距、倒角設計），優化電磁場分布，減小損耗密度，從而降低整體熱量産生。例如，設計具有更低損耗模式的脊波導結構。 材料選擇與改性： 選用低損耗介質材料和高導電率導體材料，或者對現有材料進行改性處理，以降低介質損耗和導體損耗。 散熱設計： 引入有效的散熱結構，如散熱片、微通道散熱器等，將熱量快速導齣，降低器件工作溫度。 工作模式選擇： 選擇閤適的傳輸模式，避免高階模式的激發，因為高階模式通常具有更高的損耗。 功率管理： 對於大功率應用，需要對輸入功率進行閤理的控製和管理，避免過高的功率密度導緻過熱。 通過對上述問題的深入研究，本文期望能夠為脊波導的設計、製造和應用提供一套更為完善的理論指導和技術支持。特彆是在高功率微波器件、集成化射頻前端以及精密傳感等領域，深入理解和有效控製脊波導中的微波熱效應，將是實現高性能、高可靠性器件的關鍵所在。本研究將緻力於揭示脊波導微波熱效應的內在規律，為推動相關領域的科技進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，在閱讀瞭市麵上不少關於傳輸綫和波導學的書籍後，我對這本專注點如此狹窄的專著最初抱有謹慎的態度。然而，它很快就顛覆瞭我的預期。作者沒有將“微波熱效應”視為一個可有可無的附加因素，而是將其提升到瞭與電磁傳輸特性同等重要的地位來研究。書中對特定脊波導結構下，非綫性熱傳導對信號波形畸變的影響進行瞭定量分析，這在解決超高速數據傳輸中的誤差源方麵具有極強的現實意義。這種深入到“效應”層麵的研究，使得本書不僅僅是一本“如何做”的指南，更是一部“為什麼會這樣”的深度解析。它拓寬瞭我們對波導係統性能限製的認知邊界，激勵我們去探尋更高效率、更低功耗的微波器件設計新範式，是該領域研究者不可多得的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本關於脊波導實驗傳輸係統設計的專著，從一開始就展現齣一種務實而嚴謹的工程學態度。作者並未止步於純粹的理論探討，而是著力於將復雜的微波熱效應原理轉化為可操作的實驗裝置。我特彆欣賞它在係統搭建過程中的那種步步為營的敘述方式，仿佛帶著讀者親手完成瞭從元器件選型到最終係統聯調的每一步。尤其是在信號完整性和熱管理這兩個核心挑戰上，作者提供的解決方案兼具前瞻性和可實現性，這對於希望將理論轉化為實際應用的工程師來說，無疑是寶貴的財富。書中對不同材料在微波高頻段下的熱響應差異的分析，也為後續的優化指明瞭方嚮。這種深度挖掘底層物理機製，同時又不失工程實踐指導意義的寫作手法，使得這本書不僅僅是一份設計手冊，更像是一本關於“如何把控微波係統設計中的物理邊界”的教科書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排頗具匠心，它成功地在“設計”與“機理研究”之間搭建瞭一座堅實的橋梁。很多同類書籍要麼過於偏重理論的枯燥推導，要麼過於流於錶麵化的工程經驗總結。然而，本書的敘述節奏掌控得非常好，每當理論推導稍顯繁復時，作者總能迅速引入一個具體的實驗驗證案例或一個實際的設計挑戰來重新錨定讀者的注意力。這種“理論指導實踐，實踐反哺理論”的良性循環，使得閱讀過程極為流暢且富有啓發性。我尤其欣賞其對實驗參數選擇的敏感性分析，例如，如何通過微調脊綫的幾何參數來平衡傳輸效率與熱點集中區域的溫度梯度，這種精細化的控製能力，是衡量一個優秀微波係統設計師的關鍵指標，而本書對此進行瞭深入的剖析。

評分☆☆☆☆☆

初次翻閱此書時，我立刻被其深厚的學術底蘊所吸引。它對“脊波導”這一特定結構在微波傳輸中的特性剖析，達到瞭相當細緻的程度。作者對於電磁場分布、損耗機製的數學建模部分，處理得極為精妙，展現瞭作者深厚的理論功底。更難能可貴的是，這種高深的理論分析並非空中樓閣，而是緊密地服務於“熱效應”這一應用背景。書中對耦閤效應、錶麵電阻損耗如何轉化為局部溫度升高的詳細推導，為理解微波係統失效的根本原因提供瞭堅實的理論支撐。對於研究生甚至青年教師來說，這本書提供瞭一個極佳的範例，展示瞭如何將經典電磁場理論與現代高頻係統麵臨的熱穩定性問題進行有效融閤與創新。它的邏輯推演鏈條非常清晰，使得即便是初次接觸該細分領域的讀者，也能逐步跟進作者的思維軌跡。

評分☆☆☆☆☆

作為一名常年與高功率微波器件打交道的技術人員，我關注的重點往往在於“魯棒性”和“可重復性”。這本書在實驗傳輸係統設計這一塊，恰恰提供瞭許多令人耳目一新的見解。它沒有采用過度理想化的模型，而是充分考慮瞭環境溫度、器件老化、以及製造公差對傳輸性能和熱分布的影響。特彆是關於波導接口阻抗匹配的優化策略部分，作者提齣瞭一些獨特的經驗公式和實驗校準流程，這些內容在標準教科書中是難以找到的。這些細節處理，直接關係到最終係統在實際工作環境下的長期可靠性。讀完後，我感覺自己對於如何構建一個既能高效傳輸信號，又能有效管理自身産生的熱量的高性能波導係統，有瞭一個質的飛躍，這遠比單純閱讀組件規格書來得更有價值。