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店铺： 广影图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118109337

商品编码：29703110776

包装：平装

出版时间：2016-12-01

基本信息

书名:下一代天线设计与工程

定价：128.00元

售价：87.0元,便宜41.0元,折扣67

作者: Frank,B.Gross；曹祥玉,高军,刘涛 等

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-12-01

ISBN：9787118109337

字数：

页码：369

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《下一代天线设计与工程》主要致力于讲述目前发展中的前沿天线设计和数值方法。书中的许多概念都是近年来才产生的，而且仍处于飞速发展的阶段。
　　在《下一代天线设计与工程》中，读者可以了解到许多天线领域的前沿方法和应用，例如，使用不规则形状、多边形状和非周期几何结构的超宽带天线阵，借助信号处理方法的智能天线，Vivaldi天线阵的新发展，有效介质模型的人工磁导体和高阻抗表面应用，超材料天线的新发展，使用遗传算法的生物天线设计方法，可重构天线，医学中的天线——曲线可吸收胶囊天线，高效的漏波天线，可以使电场产生和消失的等离子天线，以及利用时域、频域和共形区域分解方法的新天线数值方法。

目录

作者介绍

Frank B.Gross，弗兰克.B.格罗斯是ArgonST的高级科学家，研究领域包括智能天线、定向天线设计、超材料以及电波传播。他于1982年在俄亥俄州立大学取得博士学位，而后执教于佛罗里达州立大学，并在电磁场、天线、静电场、智能天线和雷达领域从事研究工作。在执教18年后，格罗斯博士转行进入工业界发展。他的工作经历包括佐治亚技术研究院（GTRI）高级研究工程师、MITRE集团领衔工程师和SAIC首席科学家。
　　
　　曹祥玉，空军工程大学教授、博士生导师、空军科技专家，IEEESeniorMember，中国电子学会高级会员，中国电子学会天线分会委员。长期从事天线与电磁兼容方面的教学和科研，主持包括国家自然科学基金、军内预研，863创新基金等各类研究课题20余项，获国家科技进步三等奖1项（1999），军队科技进步一等奖2项（1996、2011），二等奖2项（2005、2011）。出版编著4部，发表学术论文200余篇，SCI/EI收录100余篇，获授权发明10项，指导研究生获全军硕士学位论文2篇，2007年获全国“巾帼建功”标兵荣誉称号。
　　天线无处不在，已成不可或缺之势。随着科技的飞速发展，对天线提出了许多新的要求，天线的研发朝着小尺寸、高增益、宽带、超宽带、智能化和可重构等方向发展，天线功能的不断突破，促使许多新型天线的诞生。
　　本书较全面的介绍了目前发展中的天线设计新概念和数值方法，如智能天线、超材料天线、可重构天线、等离子体天线等都是近几年方才产生而且仍处于飞速发展的天线前沿技术、方法和应用。
　　书中给出了大量天线图表和图解，图文并茂，通俗易懂，便于读者掌握实践。本书可作为学习高等天线研究生课程的教学参考书，也可作为从事天线工程研发人员的参考书，以便其很好地了解天线领域发展的前沿技术。

文摘

序言

章 超宽带天线阵
1．1 引言
1．1．1 周期阵列中的栅瓣
1．1 ，2紧耦合宽带天线阵
1．1．3 早期非周期阵列设计方法
1．2 多频段和超宽带阵列设计基础
1．2．1 分形理论及其在阵列天线设计中的应用
1．2．2 非周期布阵理论
1．2．3 优化技术
1．3 现代超宽带阵列设计技术
1．3．1 多维分形阵列
1．3．2 基于幂级数表示法的阵列设计
1．3．3 基于非周期布阵的阵列设计
1．4 超宽带阵列设计实例
1．4．1 直线、平面多维分形阵列实例
1．4．2 线性RPS阵列设计实例
1．4．3 基于非周期布阵的平面阵列
1．4．4 基于非周期布阵的三维立体阵列
1．5 全波仿真和超宽带设计实验验证
1．5．1 RPS阵列全波仿真优化
1．5．2 平面非周期布阵阵列的全波仿真优化
1．5．3 线性多维分形阵列实验验证
参考文献

第2章 智能天线
2．1 简介
2．2 智能天线的研究背景
2．2．1 波束形成
2．2．2 波达方向估计技术
2．3 智能天线信号处理
2．3．1 算法描述
2．3．2 智能天线自适应波束形成和调零
2．3．3 扩展算法在智能天线中的应用
2．4 宽带波达方向估计
2．4．1 投影子空间正交测试（TOPS）方法
2．4．2 频域子空间正交测试（TOFS）方法
2．4．3 TOPS改进算法
2．5 知识辅助智能天线
2．5．1 地形信息
2．5．2 分析工具
2．6 结论
致谢
参考文献

第3章 Vivaldi天线阵
3．1 背景和一般特性
3．1．1 简介
3．1．2 背景
3．1．3 应用
3．1．4 结构组成
3．1．5 加工与制作
3．1．6 Vivaldi阵列性能综合讨论
3．2 Vivaldi阵列设计
3．2．1 背景
3．2．2 宽带无限阵列单元设计
3．2．3 无限×有限阵列截断效应
3．2．4 有限阵列的截断效应
致谢
参考文献

第4章 人工磁导体，高阻抗表面
4．1 引言
4．2 背景
4．3 基本理论分析与仿真
4．3．1 等效电路模型
4．3．2 等效媒质模型
4．3．3 AMC结构的CEM仿真
4．4 新技术及其应用
4．4．1 磁性AMC
4．4．2 可重构AMC
4．4．3 新型AMC结构
参考文献
……

第5章 超材料天线
第6章 仿生天线设计方法
第7章 可重构天线
第8章 天线的医学应用：可吸收胶囊天线
第9章 漏波天线
0章 等离子天线
1章 天线模拟的数值方法

《下一代天线设计与工程》内容简介 本书深入探讨了天线技术的最新发展及其在工程实践中的应用。它不仅涵盖了传统天线设计的基本原理，更聚焦于未来通信系统和新兴技术对天线性能提出的严峻挑战与前沿解决方案。全书结构清晰，逻辑严谨，旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的天线设计与工程知识体系。 第一部分：现代天线理论基础与演进 本部分首先为读者打下坚实的天线理论基础。从麦克斯韦方程组出发，系统梳理了天线作为电磁能量辐射与接收器件的核心物理原理。我们将详细阐述天线的辐射机理、阻抗匹配、方向图特性、极化、带宽等关键参数的定义、计算方法及其相互影响。这部分内容将以严谨的数学推导和清晰的物理概念相结合的方式呈现，确保读者能够深刻理解天线工作的本质。 随后，我们将回顾天线技术的发展历程，重点分析不同历史时期通信系统对天线提出的需求以及由此催生的天线技术革新。从简单的偶极子、单极子天线，到复杂的阵列天线，再到如今的智能天线和超材料天线，我们将梳理其技术演进的脉络，揭示每一次飞跃背后的驱动因素，例如频谱效率提升、通信速率提高、系统可靠性增强等。这一回顾不仅能帮助读者理解现状，更能为预测未来发展趋势奠定基础。 第二部分：下一代通信系统对天线的关键需求 本部分将聚焦于支撑“下一代”通信系统（如5G/6G、物联网、卫星通信、无人系统等）的天线技术需求。我们将深入分析这些新兴应用场景的独特性质，并提炼出对天线性能提出的具体要求。 5G/6G与毫米波/太赫兹天线： 随着通信带宽的爆炸式增长，毫米波和太赫兹频段成为下一代通信的关键战场。本书将详细介绍在这些高频段面临的信号传播损耗、器件限制、制造精度等挑战，并探讨如何设计具备高增益、宽带宽、低损耗的毫米波/太赫兹天线，包括相控阵列、波束赋形天线、超材料天线等。我们将重点关注如何实现灵活、动态的波束控制，以应对室内外复杂环境下的信号衰落和用户移动性问题。 大规模MIMO与智能天线： 大规模多输入多输出（Massive MIMO）是5G/6G网络性能提升的核心技术之一。本书将深入剖析Massive MIMO系统中天线阵列的设计原则，包括天线单元的间距、数量、布局，以及如何通过大规模天线技术实现空间复用、干扰抑制和信噪比提升。同时，我们将重点介绍智能天线（Smart Antenna）技术，如自适应波束赋形、波束跟踪、干扰对消等，并探讨其在动态环境下的性能优化策略。 物联网（IoT）与低功耗、多功能天线： 物联网设备数量庞大，对天线的要求多样且矛盾。低功耗、小型化、多频段兼容、低成本是其普遍需求。本书将探讨如何设计适用于不同物联网应用（如智能家居、工业监控、可穿戴设备）的天线，包括低剖面天线、多层印刷天线、嵌入式天线等，并关注其在有限能量下的高效辐射与接收能力。 卫星通信与高轨道/低轨道（HEO/LEO）卫星天线： 卫星通信正朝着高吞吐量、全球覆盖和低延迟方向发展。本书将分析不同轨道高度卫星对天线设计的不同要求，例如LEO卫星需要跟踪能力极强的天线，而GEO卫星则需要固定的高增益天线。我们将深入探讨相控阵列、电子扫描天线在星载与地面站天线设计中的应用，以及如何实现与地面网络的无缝切换。 无人系统（UAV/UGV）与集成化、鲁棒性天线： 无人机和无人车辆的应用对天线提出了集成化、隐形化、抗干扰和鲁棒性的要求。本书将探讨如何将天线巧妙地集成到无人系统的载体结构中，实现优化的电磁性能，同时满足外观、气动性和结构强度等方面的需求。我们将重点分析其在复杂电磁环境下，如城市、野外等，进行可靠通信的技术策略。 第三部分：下一代天线设计方法与关键技术 本部分将深入介绍实现上述高性能天线的关键设计方法和前沿技术。 电磁仿真与优化工具： 现代天线设计离不开精确的电磁仿真。本书将介绍主流的电磁仿真软件（如CST, HFSS, FEKO等）的应用，并详细讲解如何利用这些工具进行天线结构的设计、参数优化、性能评估和故障诊断。我们将重点阐述如何有效地进行参数化扫描、多目标优化，以及如何根据仿真结果进行迭代设计。 先进馈电技术与阻抗匹配： 良好的馈电网络是天线高性能的关键。本书将介绍各种先进的馈电技术，如微带馈电、同轴馈电、耦合馈电、缝隙馈电等，并分析它们在不同天线结构中的优劣。我们将深入探讨宽带阻抗匹配技术，包括匹配网络设计、自适应匹配技术以及在非均匀介质中的匹配方法。 超材料与智能表面的应用： 超材料（Metamaterials）和智能表面（Intelligent Surfaces）为天线设计带来了革命性的机遇。本书将详细介绍超材料的电磁响应特性，以及如何利用超材料设计超薄、超宽带、高指向性的天线。我们将重点阐述智能表面（如可重构智能表面RIS）在波束赋形、能量收集、干扰管理和信道增强等方面的潜力，以及如何将其与天线系统相结合。 新材料与制造工艺： 随着材料科学的进步，新型导电材料、介质材料和柔性材料为天线设计提供了更多可能。本书将介绍如石墨烯、碳纳米管、可印刷导电墨水等在天线制造中的应用，并探讨3D打印、柔性电子等先进制造技术如何赋能下一代天线的设计与生产。 天线集成与小型化技术： 在日益紧凑的电子设备中，天线集成与小型化是必然趋势。本书将分析各种天线小型化技术，如加载技术（电感、电容加载）、谐振器设计、多极化技术等。我们将深入探讨如何将天线与其他电子元件（如射频前端、芯片）高效集成，实现系统整体性能的最优化，并关注共存与隔离问题。 第四部分：天线工程实践与性能评估 本部分将从工程实践的角度，探讨天线的实际制造、测试与部署过程中需要关注的问题。 天线制造公差与容差分析： 实际制造过程中，尺寸精度和材料参数的偏差会对天线性能产生影响。本书将分析制造公差对天线各项性能参数的影响，并介绍如何进行容差分析，以确保天线在可接受的精度范围内工作。 天线测量与标定： 天线性能的准确评估离不开精确的测量。本书将介绍各种天线测量方法和设备，如近场测量、远场测量、微波暗室的使用、方向图测量、阻抗测量等，并讲解如何进行测量数据的处理和校准。 电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI）分析： 在复杂的电磁环境中，天线的设计需要考虑电磁兼容性。本书将分析天线可能产生的电磁干扰，以及如何通过设计优化来抑制干扰，确保与其他电子设备的良好共存。 阵列校准与波束赋形校正： 对于复杂的天线阵列，其性能的实现依赖于精确的单元校准和波束赋形控制。本书将介绍阵列校准技术，如基于测量和基于模型的校准方法，以及如何通过校正来补偿阵列误差，实现精确的波束指向。 第五部分：面向未来的天线技术展望 最后，本部分将对未来天线技术的发展方向进行展望，勾勒出下一代天线可能展现出的新形态和新能力。 自学习、自适应天线： 随着人工智能和机器学习的发展，未来的天线将具备更强的自学习和自适应能力，能够根据环境变化和用户需求主动优化自身性能，实现动态的波束控制和性能提升。 能量收集与无线供电天线： 将天线的功能扩展到能量收集，使其能够从环境中捕获射频能量，为低功耗设备提供无线供电，将是未来物联网和无线传感器网络的重要发展方向。 多功能与集成化天线系统： 未来的天线将不仅仅是简单的信号收发器件，而是能够集成多种功能，如通信、感知、成像、甚至生物医学传感等，成为集成的智能硬件平台。 人机交互式天线： 随着人机交互技术的发展，未来的天线或许能更智能地理解用户的意图，并以更自然、更有效的方式进行通信，实现更深层次的人机融合。 本书的写作风格力求深入浅出，理论与实践相结合，同时注重前沿技术的介绍与应用前景的分析。通过阅读本书，读者将能够系统地掌握下一代天线设计与工程的关键理论、方法和技术，为应对未来通信和电子系统的挑战做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

从一个刚刚接触这个领域的门外汉的角度来看，这本书的难度曲线设置得非常巧妙，它没有把所有最难的部分堆砌在前面，而是采用了渐进式的难度递增。初期的章节通过大量的背景铺垫和基础概念的夯实，确保了即便是零基础的学习者也能建立起稳固的认知基础。然后，随着章节的深入，内容逐渐过渡到需要结合高阶数学工具和复杂的系统集成知识的层面。更难能可贵的是，书中似乎在每个关键转折点都设置了“自检点”或者“回顾小结”，这些设计巧妙地帮助读者巩固了刚刚学到的、可能有些吃力的概念，为进入下一个更复杂的领域做好准备。这种对学习者心理和认知过程的深度理解，使得这本书更像是一位经验丰富的导师在身边循循善诱，而不是一本冷冰冰的参考资料。它真正体现了“教学相长”的理念，让学习过程本身成为一种享受，而非煎熬。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度是令人赞叹的，它似乎覆盖了当前射频与微波领域几乎所有主流的技术方向，内容之丰富让人感到惊讶。我翻阅了几个我相对熟悉的章节，发现即便是对于那些已经被讨论了无数次的经典技术，作者也加入了很多个人独到的见解和近期的研究视角，没有流于俗套的简单复述。尤其是对一些新兴技术——比如涉及到宽带、多功能化设计的挑战与解决方案——的探讨，显示出作者紧跟行业前沿的敏锐嗅觉。那些针对特定应用场景（比如高精度测距、隐身技术中的电磁兼容性处理）的案例分析，提供了极具操作性的思路。这些分析不仅仅是理论公式的代入，而是融入了实际工程中的约束条件和权衡取舍，这种“工程智慧”的传授，远比纯粹的学术理论更有价值。它成功地架起了理论与实际应用之间的桥梁，让学习者能够清楚地看到，一个理想化的数学模型是如何在真实的物理世界中被实现、被优化和被妥协的。

评分☆☆☆☆☆

我尝试着阅读了其中关于电磁场理论基础的章节，感觉作者在阐述那些抽象的物理概念时，似乎总能找到一种独特的、非常接地气的类比方式。很多教科书中晦涩难懂的公式和定理，经过作者的重新组织和白话化的解释后，瞬间变得生动起来，仿佛那些原本冰冷的数学符号背后都有了鲜活的物理图像支撑。特别是对于一些涉及到边界条件和场分布的复杂问题，作者提供的解析过程详略得当，既保证了推导的严谨性，又避免了不必要的数学迷宫，让人能紧紧跟上思路，而不是在繁琐的推导中迷失方向。我印象特别深的是某一个关于波导模式的讲解，作者没有直接抛出复杂的麦克斯韦方程组解，而是先从一个非常直观的几何光学模型入手，逐步引入波动光学视角，这种由浅入深的引导，极大地降低了理解难度的门槛。这种将深奥理论“翻译”成易于理解语言的能力，是这本书最宝贵的地方之一，它让读者真正能做到“懂了”，而不是仅仅“记住了”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格有一种独特的、近乎学者的严谨和幽默的混合体，读起来完全没有传统工程书籍那种刻板的僵硬感。作者似乎很擅长在关键点上插入一些充满洞察力的评论，这些评论往往能立刻点醒读者长期以来在某个知识点上的困惑。这些评论可能是一句对某个假设前提的质疑，也可能是一个对未来发展方向的预测，它们像散落在书中的“珍珠”，让你在学习主干知识的同时，能时不时地获得思维上的启发。我特别喜欢作者在讨论某些优化算法时所采用的对比分析方法，他不是简单地推崇某一种方法，而是客观地分析了不同方法在计算复杂度、收敛速度和鲁棒性上的优缺点，并结合历史背景来解释为什么某些方法会被新的技术所取代。这种平衡的、批判性的叙事方式，培养了读者独立思考的能力，而不是盲目接受既定结论，这对于培养未来的技术领军人物至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版简直是教科书级别的典范，无论是纸张的质感还是油墨的清晰度，都体现了出版方对专业书籍应有的尊重。我拿到手的时候，首先被它沉稳大气的封面设计所吸引，那种低调中透露着专业深度的感觉，让人立刻联想到其中蕴含的扎实内容。内页的字体选择非常考究，阅读起来长时间也不会感到眼睛疲劳，这对于我们这些需要长时间钻研技术资料的工程师来说至关重要。图表的绘制更是达到了极高的水准，那些复杂的结构示意图和性能曲线，都处理得逻辑清晰、层次分明，即便是初次接触相关概念的读者，也能通过这些直观的视觉辅助迅速把握核心要点。清晰的索引和详尽的术语表也为查阅提供了极大的便利，这不仅仅是一本教材，更像是一部可以随时翻阅的工具手册。作者在整体的编排逻辑上也花了大量心思，从基础理论的铺陈到高级应用的拓展，过渡得自然而流畅，绝非简单地将零散知识点堆砌在一起，而是构建了一个完整的知识体系框架，让人在阅读过程中始终能感受到一种循序渐进的掌控感。这种对细节的极致追求，使得这本书的阅读体验远超一般的技术文献。