内容简介
《高频电子线路(第2版)》是在第1版的基础上,汲取多方面的建议,以满足现代无线通信所需的高频电子线路知识结构和应用能力为教学目标,并参考教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会制定的“电子线路Ⅱ课程教学基本要求”修订而成。全书含绪论、高频小信号放大器、高频功率放大器、高频正弦波振荡器、振幅调制解调与混频电路、角度调制与解调电路、反馈控制电路、高频电路的数字化与系统设计共八章。每节后有讨论题,每章有引言、附录、小结和习题,书末给出部分习题参考答案。附录为拓展性内容,介绍当前主流芯片及其应用实例、基于S参数的射频电路设计方法和当前主流的相关新技术。全书采用双色套印,将重要概念和结论采用蓝色,将图中需要注意或区别之处也采用蓝色,以突出重点,提高可读性。与《高频电子线路(第2版)》配套出版有《高频电子线路学习指导与习题解答》。
《高频电子线路(第2版)》采用自顶向下的模式,按照系统一模块一电路一改进电路一集成芯片一应用实例的思路组织内容;力求精选内容、用工程观点删繁就简,突出重点,夯实基础,注重应用性和先进性,强化学以致用能力的训练,因此《高频电子线路(第2版)》具有易懂、实用的特点。
《高频电子线路(第2版)》可作为高等院校电子信息类、测控技术与仪器等专业的教材或教学参考书,也可供有关工程技术人员参考。
内页插图
目录
前言/序言
本书是在第1版的基础上,为适应现代通信技术的发展以及教学手段的变化,同时汲取多方面的建议,经过教学改革试验,总结提高修订而成。
根据本科教学的特点,以满足现代无线通信所需的高频电子线路知识结构和应用能力为教学目标,并参考教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会制定的“电子线路Ⅱ课程教学基本要求”,本书修订过程中,力求精选内容、夯实基础、突出重点、概念清楚、先进实用、易教易学。主要修订情况如下:
(1)将第1章绪论进行改写,突出现代通信系统的基本组成、特点、关键技术和关键模块,诠释本书中各模块电路在通信系统中的地位、作用及性能要求,增加了GSM手机作为无线通信系统的应用实例。
(2)将原第2章和第3章有关LC网络的阻抗变换和阻抗匹配作用以及设计,整合后均列入第2章,并在第2章增加附录介绍传输线、Smith圆图、S参数的基本知识及应用,而在第3章增加附录举例介绍高频功率放大器的设计过程,其中引入基于Smith圆图的匹配网络设计方法。同时,为了突出射频电路中低噪声放大器的作用和设计方法,对第2章的放大器噪声进行改写。
(3)第4章中删去RC振荡器一节,增加集成振荡器和压控振荡器一节,以加强高频集成振荡常用芯片及应用实例的介绍。
(4)第6章中将调相电路和鉴相器作为独立功能模块加以介绍,删去集成调频发射机与接收机一节,并将数字角度调制与解调一节并入新增第8章中,新增附录介绍调频收发信机的概况、典型应用、先进的集成芯片及应用实例。
(5)新增第8章,主要介绍高频电路的EDA技术、数字调制与解调、数字通信模块及应用实例、高频电子系统的设计和无线通信的新技术。
经过本次修订后,本书仍保持原有风格,其主要特点如下:
(1)本书以通信系统为应用背景,介绍现代通信系统的基本知识和基本电路,突出基本理论知识与实用技术的结合,注意理论联系实际。书中配有丰富的应用电路实例,并引导读图,对重点和难点问题及时给予举例说明和应用。
(2)本书编写风格富有特点,符合教学规律和认知规律。
《量子纠缠与信息处理》 内容简介 本书深入探讨了量子纠缠这一引人入胜的物理现象,并在此基础上,详细阐述了其在信息处理领域的革命性应用。量子纠缠,作为量子力学中最令人费解但也最为强大的特性之一,揭示了粒子之间超越时空限制的深刻关联。本书将带领读者从基础的量子力学原理出发,逐步理解纠缠的本质,分析其独特的性质,并最终将其与现代信息科学的需求相结合,勾勒出下一代计算和通信技术的美丽蓝图。 第一部分:量子纠缠的基础理论 本部分旨在为读者构建坚实的理论基础,理解量子纠缠的物理根源和数学描述。 量子力学基本概念回顾: 首先,我们将简要回顾量子力学的核心概念,包括波粒二象性、量子叠加态、量子测量等。这部分内容将以清晰易懂的方式呈现,帮助读者快速进入量子世界的语境。我们将重点解释量子态的矢量表示,如狄拉克符号,以及希尔伯特空间的概念,为后续理解纠缠态的叠加性打下基础。 量子比特(Qubit)的表示与操作: 引入量子比特(qubit)的概念,它是量子信息的基本单元。我们将详细介绍单量子比特的纯态和混合态表示,以及如何通过泡利矩阵等基本酉变换对单量子比特进行操作。同时,我们将探讨量子比特的退相干问题,这是实际量子计算中需要克服的关键挑战。 多量子比特系统与张量积: 接着,我们将扩展到多量子比特系统。讲解如何使用张量积来描述由多个量子比特组成的系统的状态空间。我们将演示不同量子比特状态的组合方式,以及每个量子比特状态如何独立演化,但当它们处于同一个量子系统中时,又会展现出整体的特性。 贝尔态与纠缠态的定义: 本部分将是本书的核心内容之一。我们将精确定义量子纠缠,并重点介绍最典型的纠缠态——贝尔态(Bell states)。我们将通过具体的数学推导,展示贝尔态的非分离性(non-separability),即无法将一个纠缠态描述为构成它的各个子系统状态的简单乘积。我们将解释为什么这类态在经典物理中不存在,以及它们如何体现了粒子间的“幽灵般的超距作用”。 纠缠的度量与表征: 仅仅定义纠缠是不够的,理解纠缠的“强度”同样重要。我们将介绍几种量化纠缠的方法,例如纠缠熵(entanglement entropy)和纠缠度(concurrence),并解释这些度量如何反映了纠缠的程度。读者将了解如何通过这些指标来评估一个量子态的纠缠特性。 纠缠的产生机制: 了解纠缠的产生方式对于实际应用至关重要。我们将探讨几种产生纠缠态的物理过程,例如通过相互作用的粒子、光子的分束器相互作用、原子自发辐射等。我们会分析不同产生机制的优缺点,以及它们在不同实验平台上的适用性。 第二部分:量子纠缠在信息处理中的应用 在扎实的理论基础上,本部分将聚焦于量子纠缠如何驱动信息处理领域的突破性进展。 量子计算: 量子算法的革命: 我们将深入介绍基于量子纠缠的量子算法,例如Shor算法和Grover算法。Shor算法如何利用量子傅里叶变换和纠缠来高效地分解大整数,其对现代密码学的冲击;Grover算法如何利用量子搜索和叠加态来加速数据库搜索。我们将解释这些算法的底层逻辑,以及纠缠在其中扮演的关键角色——例如,纠缠态的构建和操作是实现这些算法加速的必要条件。 量子线路模型: 介绍量子线路模型,这是描述量子计算过程的标准框架。我们将展示如何使用一系列量子门(包括纠缠门,如CNOT门)来构建量子算法,以及纠缠门在创造和操作纠缠态中的核心作用。 容错量子计算: 讨论在实际量子计算中,纠缠态容易受到噪声干扰而发生退相干的问题。我们将介绍量子纠错码的基本原理,以及如何利用纠缠来编码和保护量子信息,从而实现更鲁棒的量子计算。 量子通信: 量子密钥分发(QKD): 详细阐述基于量子纠缠的QKD协议,如E91协议。我们将分析其安全性如何源于量子力学的基本原理,即任何试图窃听的行为都会不可避免地扰乱纠缠态,从而被通信双方察觉。我们将深入分析纠缠在QKD中的作用,以及它如何保证了信息传输的绝对安全性。 量子隐形传态(Quantum Teleportation): 这是一个激动人心的应用。我们将解释如何利用一对预先共享的纠缠粒子,将一个未知量子态从一个地点“传输”到另一个地点,而无需物理上传输该量子态本身。我们将详细介绍其原理和步骤,强调纠缠在其中的不可或缺性,并讨论其在构建量子网络中的重要意义。 量子网络与量子互联网: 展望未来,本书将探讨如何利用量子纠缠构建覆盖全球的量子网络,实现超越经典互联网的安全性和计算能力。我们将讨论量子中继器、量子存储器等关键技术,以及纠缠在连接分布式量子处理器和实现量子通信中的核心地位。 量子传感与精密测量: 利用纠缠提高测量精度: 介绍如何利用纠缠态来提高传感器的测量精度,超越标准量子极限。我们将探讨例如量子计量学(Quantum Metrology)等领域,解释纠缠态如何能够实现更灵敏的探测。 量子模拟: 模拟复杂量子系统: 讨论如何利用可控的量子系统(例如超导电路、离子阱等)来模拟其他更复杂的量子系统,例如分子动力学、材料性质等。量子纠缠在这种模拟过程中扮演着捕捉系统复杂相互作用的关键角色。 第三部分:前沿进展与未来展望 本部分将回顾当前量子纠缠研究的最新进展,并展望其未来的发展方向。 实验平台的挑战与进展: 介绍当前实现和操控量子纠缠的几种主要实验平台,包括超导量子比特、离子阱、光子系统、中性原子等。讨论各自的优势、劣势以及在扩展性、相干性等方面的最新突破。 多体纠缠研究: 探讨多体纠缠(multipartite entanglement)的研究进展,以及它在更高级的量子计算和量子通信协议中的潜在应用。 与人工智能的结合: 展望量子计算和量子信息技术与人工智能的交叉领域,例如量子机器学习,以及纠缠在其中可能扮演的角色。 开放性问题与研究方向: 指出当前量子纠缠研究中存在的未解决问题,例如如何高效地产生和维持大规模、高保真度的纠缠态,如何发展更有效的量子纠错方案,以及如何设计更多实用的量子算法等。 目标读者 本书适合具有一定物理或计算机科学基础的本科生、研究生以及相关领域的科研人员和工程师。对于对量子信息科学、量子计算、量子通信以及前沿物理学有浓厚兴趣的读者,本书将提供一个全面而深入的学习途径。 总结 《量子纠缠与信息处理》旨在为读者提供一个关于量子纠缠及其在信息处理领域革命性应用的系统性理解。通过深入浅出的理论阐述和对前沿应用的详细介绍,本书将帮助读者把握量子技术发展的脉搏,理解其潜在的巨大影响力,并激发对这一激动人心领域的进一步探索。本书强调的是知识的深度与广度,力求让读者不仅理解“是什么”,更能洞悉“为什么”以及“如何做”,为未来的科技创新奠定坚实基础。