Finite Antenna Arrays and FSS pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-IEEE Press

作者:Ben A. Munk

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2003-07-22

价格:USD 168.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471273059

丛书系列:

图书标签:

• 天线阵列
• 频选表面
• 有限元
• 电磁场
• 数值计算
• 微波技术
• 射频电路
• 电磁兼容性
• 无线通信
• 结构设计

《电磁波在复杂介质中的传播与散射》 本书深入探讨了电磁波在非均匀、各向异性以及具有非线性特性的复杂介质中传播和散射的机理、模型与应用。现代通信、遥感、目标探测等领域的研究与发展，越来越依赖于对复杂环境下电磁波行为的精确理解。本书正是为了满足这一需求而撰写，旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高级工程技术专业学生提供一套系统、深入的理论框架和分析工具。 第一部分：复杂介质模型与电磁特性 本部分首先回顾了经典电磁理论的基础，并在此基础上，重点阐述了构建复杂介质电磁特性的关键模型。这包括对等离子体、磁流体、非线性光学材料、随机介质、以及具有纳米结构的复合材料等典型复杂介质的微观和宏观电磁参数的建模方法。我们不仅会介绍介质的介电常数、磁导率等基本参数，还会深入分析这些参数的频率、空间、强度依赖性，以及它们的张量特性和非线性效应。例如，在等离子体介质中，电离程度和磁场强度对传播常数的影响；在非线性光学材料中，光强对折射率的调制作用；在随机介质中，介质不均匀性的统计特性如何影响电磁波的散射。同时，本部分还将讨论如何利用微扰理论、有效介质理论、以及多尺度方法等来描述和预测这些复杂介质的电磁响应。 第二部分：电磁波在复杂介质中的传播理论 本部分的核心在于发展和应用数学工具来分析电磁波在上述复杂介质中的传播。我们将详细介绍适用于不同类型复杂介质的传播方程，例如，基于麦克斯韦方程组在复杂介质边界条件下的求解，以及利用路径积分、费马原理在非均匀介质中的推广。特别地，对于存在色散、衰减、以及各向异性的介质，我们将引入诸如波动方程的数值求解方法（如有限元法、时域有限差分法），以及解析方法（如模态展开法、WKB近似）。此外，本部分还将关注特殊传播现象，如波导效应、共振现象、以及在复杂介质中形成的奇特波束（如自愈合波束、非衍射波束）的产生机制。对于非线性介质，我们将讨论自聚焦、自陷波、以及非线性散射等现象的理论基础。 第三部分：复杂介质中的电磁散射 电磁散射是理解目标探测、目标识别以及环境感知能力的关键。本部分将系统地分析电磁波在复杂介质中的散射过程。我们将从基本散射理论出发，介绍米氏散射、瑞利散射的原理，并在此基础上，重点研究介质不均匀性、非均质性以及表面形貌如何影响散射的强度、方向和极化特性。对于介质内部的散射，我们将运用诸如Born近似、Rytov近似等方法来描述单次散射和多次散射。对于复杂几何形状和具有复杂表面特性的目标，我们将介绍多种数值求解方法，如方法之和（Method of Moments, MoM）、有限元法（FEM）、以及时域有限差分法（FDTD）等，来精确计算散射场。本部分还将深入探讨目标散射特性的分析，包括雷达截面积（RCS）、散射强度矩阵、以及如何利用散射信息来反演介质的特性。 第四部分：复杂介质中电磁波传播与散射的应用 本部分将重点介绍本书所介绍理论和方法的实际应用。我们将探讨在实际场景中的案例分析，例如： 遥感与地球物理勘探： 在复杂地表、地下介质（如土壤、岩石、含水层）中电磁波的传播与散射模型，用于地质构造探测、资源勘探、土壤含水量监测等。 大气与空间通信： 电磁波在雨、雪、雾、云等复杂大气条件下的衰减与散射，以及在电离层传播中的效应，对于优化无线通信链路设计，提高通信可靠性至关重要。 目标探测与识别： 利用复杂介质中的散射特性来识别和区分不同类型的目标，例如，在海水、陆地、或伪装环境中的目标探测。 医学成像： 例如，生物组织（如骨骼、肌肉、肿瘤）的电磁特性对微波成像、射频消融等医疗技术的影响。 材料科学与器件设计： 基于对复杂介质电磁响应的理解，设计新型功能材料，例如，吸波材料、超材料、以及用于特定频率的滤波器和天线。 本书强调理论的严谨性与应用的实用性相结合。通过大量的数学推导、算例分析和图表展示，力求使读者能够深刻理解电磁波在复杂介质中传播与散射的本质，并能将其所学知识应用于实际的工程问题中。

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这本《Finite Antenna Arrays and FSS》的封面设计极具视觉冲击力，那种深邃的蓝色调和精密的几何图形交织在一起，仿佛直接预示着内容将是关于严谨的数学推导和尖端的设计理念。我尤其欣赏它排版的清晰度，即便是最复杂的公式推导，作者也处理得井井有条，大量使用图表来辅助说明，使得原本抽象的电磁波理论变得触手可及。初读时，我感觉自己置身于一个由波导和单元构成的迷宫中，每深入一层，对阵列理论的理解就更深一筹。书中对于单元间互耦效应的分析尤其深入，作者没有停留在定性的描述上，而是给出了详细的数学模型和仿真结果对比，这对于从事实际阵列设计工作的工程师来说，简直是如获至宝。坦率地说，这本书的深度要求读者必须对傅里叶变换和微波工程有扎实的基础，它不是一本可以轻松翻阅的科普读物，而更像是一本需要反复咀嚼、时常回顾的参考手册。我个人认为，其对边缘效应的处理，即有限阵列与无限大阵列在性能上的差异量化，是本书的一大亮点，这解决了许多理论模型中经常被忽略的实际工程难题。整体而言，它成功地搭建了一座理论与工程实践之间的桥梁，尽管门槛较高，但回报是巨大的。

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阅读体验上，这本书给我的感觉更像是在跟随一位经验极其丰富的导师进行一对一的深度辅导。作者的叙事风格非常沉稳且具有启发性，他不会直接给出结论，而是通过层层递进的逻辑推理，引导读者自己去发现问题的关键所在。我特别喜欢其中对阵列综合方法论的梳理，从经典的切比雪夫综合到现代的优化算法，作者都给予了平衡的篇幅，并且重点强调了每种方法在计算复杂度和可实现性上的权衡。在提到频率选择性表面（FSS）时，作者没有仅仅罗列各种结构，而是深入探讨了其背后的等效电路模型，这种从微观到宏观的解析视角，极大地增强了我对FSS工作原理的直观认识。这本书的参考文献部分做得也十分出色，几乎涵盖了该领域近二十年的重要进展，为我后续的深入研究指明了方向。如果说有什么可以改进的地方，或许是某些高级算法的伪代码部分可以再详细一些，但瑕不掩瑜，对于希望在电磁场理论和阵列设计领域达到专家级别的读者来说，这本书无疑是案头必备的工具书，它教会的不仅是“如何做”，更是“为什么这样有效”。

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这本书的结构布局堪称典范，它清晰地将有限阵列的理论基础与频率选择性表面的特定应用巧妙地结合起来。我发现作者在处理阵列扫描限制和栅瓣抑制时所采用的视角非常独特，他引入了空间谱分析的概念，使得传统上难以理解的扫描盲区问题变得可视化和可量化。对于FSS部分，本书超越了简单地介绍透射和反射特性的范畴，着重分析了单元间的耦合如何影响其滤波性能，特别是当FSS结构被集成到其他有源元件附近时的非理想效应。这种深度挖掘底层物理机制的做法，使得这本书的价值远超一般的工程手册。我花费了大量时间研究其中关于超材料贴片阵列的章节，作者对于如何通过调控单元的几何参数来精确控制电磁响应的论述，严谨而不失洞察力。这本书的语言虽然学术性强，但其内在的逻辑连贯性极佳，使得即使是初次接触复杂阵列设计的读者，也能通过循序渐进的学习曲线逐步掌握核心技术。它提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂电磁问题的思维框架。

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这本书的文字风格是极其严谨和内敛的，没有多余的修饰，每一个句子似乎都承载着精确的物理意义。我对其在处理阵列图案综合中的鲁棒性分析印象深刻。作者没有满足于仅展示如何设计出理论上的完美图案，而是着力分析了制造公差、温度变化以及阵元失效对实际系统性能的影响，这种对“不完美世界”的审视，是衡量一本工程技术书籍是否成熟的重要标准。在介绍FSS的周期性结构时，书中对布洛赫定理在有限尺寸结构中的近似应用进行了细致的探讨，这对于理解有限阵列的扫描特性与周期性结构响应之间的内在联系至关重要。全书的论证过程展现了深厚的数学功底和对物理现象的深刻洞察力，它不是那种告诉你“这样做会成功”的书，而是告诉你“为什么这样做会成功，以及在什么条件下会失败”的书。总而言之，这是一部具有里程碑意义的著作，它为后来的研究者设立了一个极高的基准线，是电磁工程领域不可多得的精品。

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从实用性角度衡量，这本书无疑是顶级的。它没有过多地纠缠于基础的麦克斯韦方程组的推导，而是直接切入到针对有限阵列的格林函数方法和模态展开技术，这些都是解决实际工程问题时最高效的数学工具。书中给出的多个案例分析，都是基于现实中的应用场景，例如雷达系统的波束赋形和电子战中的干扰抑制，这些具体的应用场景极大地激发了我的研究兴趣。特别是关于边缘效应的补偿策略部分，书中详细介绍了如何通过改变边缘单元的尺寸或馈电幅度来平坦化整个阵列的辐射图，这种实战经验的分享是其他纯理论书籍所不具备的。此外，FSS的章节不仅讲解了理想情况下的谐振行为，还探讨了在非理想介质和曲面上的性能漂移，这对于卫星通信等对稳定性要求极高的领域至关重要。阅读这本书就像是获得了一张通往高级电磁设计领域的VIP通行证，它提供的工具箱足够强大，能够应对绝大多数前沿的电磁设计挑战。

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