內容簡介
《高頻電子綫路(第2版)》是在第1版的基礎上,汲取多方麵的建議,以滿足現代無綫通信所需的高頻電子綫路知識結構和應用能力為教學目標,並參考教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會製定的“電子綫路Ⅱ課程教學基本要求”修訂而成。全書含緒論、高頻小信號放大器、高頻功率放大器、高頻正弦波振蕩器、振幅調製解調與混頻電路、角度調製與解調電路、反饋控製電路、高頻電路的數字化與係統設計共八章。每節後有討論題,每章有引言、附錄、小結和習題,書末給齣部分習題參考答案。附錄為拓展性內容,介紹當前主流芯片及其應用實例、基於S參數的射頻電路設計方法和當前主流的相關新技術。全書采用雙色套印,將重要概念和結論采用藍色,將圖中需要注意或區彆之處也采用藍色,以突齣重點,提高可讀性。與《高頻電子綫路(第2版)》配套齣版有《高頻電子綫路學習指導與習題解答》。
《高頻電子綫路(第2版)》采用自頂嚮下的模式,按照係統一模塊一電路一改進電路一集成芯片一應用實例的思路組織內容;力求精選內容、用工程觀點刪繁就簡,突齣重點,夯實基礎,注重應用性和先進性,強化學以緻用能力的訓練,因此《高頻電子綫路(第2版)》具有易懂、實用的特點。
《高頻電子綫路(第2版)》可作為高等院校電子信息類、測控技術與儀器等專業的教材或教學參考書,也可供有關工程技術人員參考。
內頁插圖
目錄
前言/序言
本書是在第1版的基礎上,為適應現代通信技術的發展以及教學手段的變化,同時汲取多方麵的建議,經過教學改革試驗,總結提高修訂而成。
根據本科教學的特點,以滿足現代無綫通信所需的高頻電子綫路知識結構和應用能力為教學目標,並參考教育部高等學校電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導分委員會製定的“電子綫路Ⅱ課程教學基本要求”,本書修訂過程中,力求精選內容、夯實基礎、突齣重點、概念清楚、先進實用、易教易學。主要修訂情況如下:
(1)將第1章緒論進行改寫,突齣現代通信係統的基本組成、特點、關鍵技術和關鍵模塊,詮釋本書中各模塊電路在通信係統中的地位、作用及性能要求,增加瞭GSM手機作為無綫通信係統的應用實例。
(2)將原第2章和第3章有關LC網絡的阻抗變換和阻抗匹配作用以及設計,整閤後均列入第2章,並在第2章增加附錄介紹傳輸綫、Smith圓圖、S參數的基本知識及應用,而在第3章增加附錄舉例介紹高頻功率放大器的設計過程,其中引入基於Smith圓圖的匹配網絡設計方法。同時,為瞭突齣射頻電路中低噪聲放大器的作用和設計方法,對第2章的放大器噪聲進行改寫。
(3)第4章中刪去RC振蕩器一節,增加集成振蕩器和壓控振蕩器一節,以加強高頻集成振蕩常用芯片及應用實例的介紹。
(4)第6章中將調相電路和鑒相器作為獨立功能模塊加以介紹,刪去集成調頻發射機與接收機一節,並將數字角度調製與解調一節並入新增第8章中,新增附錄介紹調頻收發信機的概況、典型應用、先進的集成芯片及應用實例。
(5)新增第8章,主要介紹高頻電路的EDA技術、數字調製與解調、數字通信模塊及應用實例、高頻電子係統的設計和無綫通信的新技術。
經過本次修訂後,本書仍保持原有風格,其主要特點如下:
(1)本書以通信係統為應用背景,介紹現代通信係統的基本知識和基本電路,突齣基本理論知識與實用技術的結閤,注意理論聯係實際。書中配有豐富的應用電路實例,並引導讀圖,對重點和難點問題及時給予舉例說明和應用。
(2)本書編寫風格富有特點,符閤教學規律和認知規律。
《量子糾纏與信息處理》 內容簡介 本書深入探討瞭量子糾纏這一引人入勝的物理現象,並在此基礎上,詳細闡述瞭其在信息處理領域的革命性應用。量子糾纏,作為量子力學中最令人費解但也最為強大的特性之一,揭示瞭粒子之間超越時空限製的深刻關聯。本書將帶領讀者從基礎的量子力學原理齣發,逐步理解糾纏的本質,分析其獨特的性質,並最終將其與現代信息科學的需求相結閤,勾勒齣下一代計算和通信技術的美麗藍圖。 第一部分:量子糾纏的基礎理論 本部分旨在為讀者構建堅實的理論基礎,理解量子糾纏的物理根源和數學描述。 量子力學基本概念迴顧: 首先,我們將簡要迴顧量子力學的核心概念,包括波粒二象性、量子疊加態、量子測量等。這部分內容將以清晰易懂的方式呈現,幫助讀者快速進入量子世界的語境。我們將重點解釋量子態的矢量錶示,如狄拉剋符號,以及希爾伯特空間的概念,為後續理解糾纏態的疊加性打下基礎。 量子比特(Qubit)的錶示與操作: 引入量子比特(qubit)的概念,它是量子信息的基本單元。我們將詳細介紹單量子比特的純態和混閤態錶示,以及如何通過泡利矩陣等基本酉變換對單量子比特進行操作。同時,我們將探討量子比特的退相乾問題,這是實際量子計算中需要剋服的關鍵挑戰。 多量子比特係統與張量積: 接著,我們將擴展到多量子比特係統。講解如何使用張量積來描述由多個量子比特組成的係統的狀態空間。我們將演示不同量子比特狀態的組閤方式,以及每個量子比特狀態如何獨立演化,但當它們處於同一個量子係統中時,又會展現齣整體的特性。 貝爾態與糾纏態的定義: 本部分將是本書的核心內容之一。我們將精確定義量子糾纏,並重點介紹最典型的糾纏態——貝爾態(Bell states)。我們將通過具體的數學推導,展示貝爾態的非分離性(non-separability),即無法將一個糾纏態描述為構成它的各個子係統狀態的簡單乘積。我們將解釋為什麼這類態在經典物理中不存在,以及它們如何體現瞭粒子間的“幽靈般的超距作用”。 糾纏的度量與錶徵: 僅僅定義糾纏是不夠的,理解糾纏的“強度”同樣重要。我們將介紹幾種量化糾纏的方法,例如糾纏熵(entanglement entropy)和糾纏度(concurrence),並解釋這些度量如何反映瞭糾纏的程度。讀者將瞭解如何通過這些指標來評估一個量子態的糾纏特性。 糾纏的産生機製: 瞭解糾纏的産生方式對於實際應用至關重要。我們將探討幾種産生糾纏態的物理過程,例如通過相互作用的粒子、光子的分束器相互作用、原子自發輻射等。我們會分析不同産生機製的優缺點,以及它們在不同實驗平颱上的適用性。 第二部分:量子糾纏在信息處理中的應用 在紮實的理論基礎上,本部分將聚焦於量子糾纏如何驅動信息處理領域的突破性進展。 量子計算: 量子算法的革命: 我們將深入介紹基於量子糾纏的量子算法,例如Shor算法和Grover算法。Shor算法如何利用量子傅裏葉變換和糾纏來高效地分解大整數,其對現代密碼學的衝擊;Grover算法如何利用量子搜索和疊加態來加速數據庫搜索。我們將解釋這些算法的底層邏輯,以及糾纏在其中扮演的關鍵角色——例如,糾纏態的構建和操作是實現這些算法加速的必要條件。 量子綫路模型: 介紹量子綫路模型,這是描述量子計算過程的標準框架。我們將展示如何使用一係列量子門(包括糾纏門,如CNOT門)來構建量子算法,以及糾纏門在創造和操作糾纏態中的核心作用。 容錯量子計算: 討論在實際量子計算中,糾纏態容易受到噪聲乾擾而發生退相乾的問題。我們將介紹量子糾錯碼的基本原理,以及如何利用糾纏來編碼和保護量子信息,從而實現更魯棒的量子計算。 量子通信: 量子密鑰分發(QKD): 詳細闡述基於量子糾纏的QKD協議,如E91協議。我們將分析其安全性如何源於量子力學的基本原理,即任何試圖竊聽的行為都會不可避免地擾亂糾纏態,從而被通信雙方察覺。我們將深入分析糾纏在QKD中的作用,以及它如何保證瞭信息傳輸的絕對安全性。 量子隱形傳態(Quantum Teleportation): 這是一個激動人心的應用。我們將解釋如何利用一對預先共享的糾纏粒子,將一個未知量子態從一個地點“傳輸”到另一個地點,而無需物理上傳輸該量子態本身。我們將詳細介紹其原理和步驟,強調糾纏在其中的不可或缺性,並討論其在構建量子網絡中的重要意義。 量子網絡與量子互聯網: 展望未來,本書將探討如何利用量子糾纏構建覆蓋全球的量子網絡,實現超越經典互聯網的安全性和計算能力。我們將討論量子中繼器、量子存儲器等關鍵技術,以及糾纏在連接分布式量子處理器和實現量子通信中的核心地位。 量子傳感與精密測量: 利用糾纏提高測量精度: 介紹如何利用糾纏態來提高傳感器的測量精度,超越標準量子極限。我們將探討例如量子計量學(Quantum Metrology)等領域,解釋糾纏態如何能夠實現更靈敏的探測。 量子模擬: 模擬復雜量子係統: 討論如何利用可控的量子係統(例如超導電路、離子阱等)來模擬其他更復雜的量子係統,例如分子動力學、材料性質等。量子糾纏在這種模擬過程中扮演著捕捉係統復雜相互作用的關鍵角色。 第三部分:前沿進展與未來展望 本部分將迴顧當前量子糾纏研究的最新進展,並展望其未來的發展方嚮。 實驗平颱的挑戰與進展: 介紹當前實現和操控量子糾纏的幾種主要實驗平颱,包括超導量子比特、離子阱、光子係統、中性原子等。討論各自的優勢、劣勢以及在擴展性、相乾性等方麵的最新突破。 多體糾纏研究: 探討多體糾纏(multipartite entanglement)的研究進展,以及它在更高級的量子計算和量子通信協議中的潛在應用。 與人工智能的結閤: 展望量子計算和量子信息技術與人工智能的交叉領域,例如量子機器學習,以及糾纏在其中可能扮演的角色。 開放性問題與研究方嚮: 指齣當前量子糾纏研究中存在的未解決問題,例如如何高效地産生和維持大規模、高保真度的糾纏態,如何發展更有效的量子糾錯方案,以及如何設計更多實用的量子算法等。 目標讀者 本書適閤具有一定物理或計算機科學基礎的本科生、研究生以及相關領域的科研人員和工程師。對於對量子信息科學、量子計算、量子通信以及前沿物理學有濃厚興趣的讀者,本書將提供一個全麵而深入的學習途徑。 總結 《量子糾纏與信息處理》旨在為讀者提供一個關於量子糾纏及其在信息處理領域革命性應用的係統性理解。通過深入淺齣的理論闡述和對前沿應用的詳細介紹,本書將幫助讀者把握量子技術發展的脈搏,理解其潛在的巨大影響力,並激發對這一激動人心領域的進一步探索。本書強調的是知識的深度與廣度,力求讓讀者不僅理解“是什麼”,更能洞悉“為什麼”以及“如何做”,為未來的科技創新奠定堅實基礎。