Foundations of Antenna Engineering pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Artech House Publishers

作者:Kildal Per-Simon

出品人:

页数:490

译者:

出版时间:2015-6-12

价格:USD 179.00

装帧:

isbn号码:9781608078677

丛书系列:

图书标签:

教材
textbook
antenna
天线工程
天线设计
电磁场
微波技术
通信工程
射频电路
天线理论
天线测量
无线通信
天线建模

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具体描述

This is the first textbook that contains a holistic treatment of antennas both for traditional antennas mounted on masts (Line-of-Sight antenna systems) and for small antennas used on modern wireless devices such as smart phones being subject to signal variations (fading) due to multipath propagation. The focus is on characterization, as well as describing classical antennas by modern complex vector theory -- Thereby linking together many disciplines such as electromagnetic theory, classical antenna theory, wave propagation, and antenna system performance. Overall, this book represents a rethinking of the way basic antenna theory is presented. The book contains many references to important old and new papers and books on the analysis and design of the most useful antenna types, for the most interested readers. This book is accompanied by a MATLAB handbook that is used to present all graphs in the book. This can therefore be used to provide initial antenna designs before entering into time-consuming numerical simulations.

现代通信系统中的电磁波传播与天线设计：理论、应用与未来趋势本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的视角，探讨支撑现代无线通信系统的核心——电磁波传播现象与天线工程的最新进展。本书内容聚焦于从基础理论推导到复杂系统实现的完整链条，力求在保持严谨性的同时，兼顾工程实践的指导意义。我们避开了对特定教科书内容的重复介绍，转而深入探讨当前通信技术面临的关键挑战及其背后的物理机制。第一部分：电磁场基础与传播环境建模本部分首先回顾了麦克斯韦方程组在复杂介质中传播问题的应用，但重点迅速转向非均匀和时变环境下的有效处理方法。我们详细阐述了有限差分时域法 (FDTD)、矩量法 (MoM) 和物理光学 (PO) 等数值仿真技术在解决复杂几何结构电磁散射与辐射问题中的适用性、收敛性分析及计算效率优化。信道传播建模是本书的核心内容之一。我们超越了传统的自由空间传播模型，深入研究了衰落信道的统计特性。这包括对莱斯（Rician）、瑞利（Rayleigh）分布在不同尺度衰落下的具体应用场景分析，以及对数正态（Lognormal）阴影衰落的物理成因及其对链路预算的影响。针对城市峡谷、室内环境和毫米波频段的特殊性，我们引入了三维射线追踪（3D Ray Tracing）技术，详细讨论了绕射（Diffraction）、反射（Reflection）和散射（Scattering）对信号到达角（AoA）和到达时间（ToA）的影响，为MIMO系统中的信道容量评估奠定基础。特别关注电离层和对流层对高频（HF）和微波传播的影响。书中对大气折射率梯度如何导致波束倾斜和跳波传播进行了深入的物理描述，并结合电离层闪烁（Scintillation）现象，讨论了卫星通信链路的可靠性设计。第二部分：先进天线设计原理与阵列技术本部分聚焦于超越传统振子概念的现代天线设计，强调功能集成和宽带化。超宽带（UWB）天线的设计不再局限于简单的脉冲响应，而是深入探讨了如何利用分形几何（Fractal Geometry）、阻抗匹配网络（Matching Network）的多级耦合，以及时域有限元（FEM）辅助设计，以实现纳秒级甚至皮秒级脉冲的保真传输。我们详细分析了传输线模型在UWB天线辐射特性（特别是瞬态响应）中的局限性，并引入了多尺度分析方法。频率选择性表面（FSS）和超材料（Metamaterials）在天线系统中的应用占据了重要篇幅。我们不仅仅介绍FSS的基本滤波功能，更深入解析了基于磁流体（Split-Ring Resonators, SRRs）的负折射率材料如何被用于设计超薄近场增强结构和有效介质各向异性天线。讨论了加载技术（如使用高介电常数材料或量子点）对缩小天线尺寸和拓宽工作带宽的物理机制。有源天线系统（Active Antenna Systems, AAS）是现代通信系统的关键。本书区分了传统功放（PA）与集成在天线单元中的低噪声放大器（LNA）的设计考量。重点分析了集成化过程中，由于器件的非线性特性导致的阵列互调失真（IMD），并提出了基于数字预失真（DPD）与RF前端优化相结合的抑制策略。大规模MIMO（Massive MIMO）与相控阵列的理论与实践结合紧密。我们详细推导了西尔曼矩阵（Seidel Matrix）在处理大规模阵列中单元间互耦（Mutual Coupling）时的计算优势，并探讨了稀疏阵列（Sparse Arrays）在降低成本和系统复杂性的前提下，如何通过压缩感知（Compressed Sensing）算法实现有效的波束赋形。对全双工（Full-Duplex）阵列设计中自干扰消除（SIC）的空间隔离、极化正交与波束抑制技术的融合进行了深入探讨。第三部分：新兴技术与系统集成挑战本部分关注那些正在重塑未来无线系统的前沿领域，特别是太赫兹（THz）通信、智能表面以及量子传感集成。太赫兹（0.1 THz - 10 THz）传播环境的建模需要考虑分子吸收和大气衰减的频率依赖性。本书详细分析了水蒸气、氧气等分子谱线对信号强度的影响，并提出了针对高频损耗的光子学天线（如基于光电子振荡器的集成天线）和石墨烯（Graphene）调谐结构在太赫兹波段的调制潜力。可重构智能表面（RIS）/智能反射面（IRS）作为一种变革性的无源信道控制技术，被重点剖析。我们从电磁学视角而非单纯的信号处理视角审视RIS：如何通过控制单元的电磁响应（如反射系数的相位和幅度）来实现对入射波前的精确控制。详细讨论了基于PIN二极管、MEMS或液晶单元的快速、低功耗相移机制，并探讨了在缺乏信道状态信息（CSI）反馈情况下，如何利用半监督学习优化RIS的配置策略。最后，本书探讨了天线系统中的电磁兼容性（EMC）/电磁干扰（EMI）问题。这包括如何利用吸收材料（RAM）的结构设计优化来提高系统抗扰度，以及在高功率密度环境中，如何通过热应力分析来预测天线材料的长期性能退化。本书的最终目标是为读者提供超越标准教材框架的知识深度，使之能够独立分析和解决现代无线系统设计中最棘手的电磁和工程难题。

作者简介

Per-Simon Kildal is a professor at Chalmers University of Technology. He earned his doctoral degree from Norwegian Institute of Technology.

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多的是它能否为我打开一扇通往微波和射频工程世界的大门，而天线作为这个领域的核心组成部分，其基础理论的建立至关重要。我希望这本书能够系统地梳理天线的基本概念，从电磁场理论的视角出发，解释天线的辐射机制。例如，书中会如何阐述天线的输入阻抗、辐射电阻、损耗电阻，以及这些参数如何影响天线的效率和匹配？我非常希望能看到关于不同天线理论的详细阐述，比如惠更斯原理、等效源法，甚至是更复杂的积分方程方法，但同时又希望作者能够用易于理解的语言和图示来辅助说明，避免过于抽象的数学推导让我望而却步。另外，书中是否会探讨一些天线设计的黄金法则或者设计流派？比如，是更倾向于解析解的精确推导，还是更注重数值仿真的灵活性？我希望这本书能够在我心中建立起一套完整的天线工程理论框架，让我能够对后续更深入的学习和研究打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字“Foundations of Antenna Engineering”本身就暗示了它旨在构建扎实的基础，这正是我目前急需的。作为一个对通信技术有浓厚兴趣的在校生，我希望能从这本书中获得对天线系统构建的全面认知。我想了解天线不仅仅是一个独立的器件，它更是整个通信系统不可或缺的一部分。因此，我期望书中能够探讨天线与射频前端、滤波器、放大器等其他组件的协同工作原理。比如，天线的性能指标如驻波比（VSWR）、方向性系数、极化方式等，是如何影响整个系统的信号传输质量和接收灵敏度的？我特别希望能看到关于天线阵列设计的相关内容，了解如何通过多天线的组合来提高方向性、抑制干扰，以及实现波束扫描等高级功能。书中是否会介绍一些经典的天线阵列配置，并分析它们的优劣势？对我来说，能够清晰地理解天线在整个通信链路中的角色和定位，将是非常有价值的学习收获。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计本身就很有力量，一种沉静而扎实的知识感扑面而来，让人忍不住想一探究竟。我一直对无线通信的底层原理充满了好奇，尤其是天线作为连接物理世界与电磁波的关键环节，其设计和优化过程一定充满了精妙的数学和物理学原理。想象一下，书里会不会深入浅出地讲解各种天线类型，从最基础的偶极子到复杂的阵列天线，它们的工作原理，各自的优缺点，以及在不同应用场景下的选择考量。我尤其期待能够了解到一些关于天线设计中的实际工程问题，比如如何考虑阻抗匹配、方向图控制、增益提升、宽带设计等，这些都是将理论转化为实际产品的关键。书中是否会包含一些案例分析，展示工程师们如何克服实际挑战，设计出高性能的天线？或者，会不会介绍一些先进的仿真工具和设计流程，帮助读者掌握现代天线工程的必备技能？我希望这本书能够不仅仅是枯燥的公式推导，更能提供一些直观的理解和工程实践的指导，让我能够真正领略到天线工程的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

吸引我购买这本书，很大程度上是它“Foundations”这个词所代表的意涵。我希望它不是一本浅尝辄止的书，而是能够深入挖掘天线工程的本质。我期待这本书能够带领我认识到天线不仅仅是物理上的一个物件，更是电磁波与物质相互作用的精妙体现。比如，书中是否会从麦克斯韦方程组出发，系统地推导出天线的辐射场？如何理解天线的有效长度、有效面积等概念，以及它们与天线性能的关系？我渴望了解书中是否会探讨一些高级的天线理论，例如散射理论、衍射理论，甚至是利用数值方法（如FDTD、MoM）进行天线仿真和优化的基本原理。对于我这样一个希望在天线领域进行更深入研究的学习者来说，能够理解这些底层理论和先进的分析方法，将是至关重要的。我希望这本书能够成为我构建扎实理论基础的基石，并为我未来的学习和研究提供清晰的方向。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本书的名称时，脑海中浮现的是一本能够深入浅出地解释天线工程核心概念的著作。我一直对无线电波的传播方式以及天线如何有效地将其能量向外辐射或接收感到着迷。我希望这本书能够提供关于天线理论的严谨讲解，但同时又不会过于理论化，而是能够与实际应用紧密结合。例如，书中会详细介绍不同天线的辐射模式吗？如何理解全向天线、定向天线、以及具有特定形状的辐射图？我尤其对天线的设计过程很感兴趣，比如在设计一款手机天线或是一台雷达天线时，工程师需要考虑哪些关键因素？书中是否会提供一些关于天线材料选择、尺寸优化、以及如何处理寄生效应的实用建议？我希望能从中学习到如何将理论知识转化为实际的设计决策，从而能够更清晰地认识到天线工程师的工作是如何将科学原理转化为我们日常生活中无处不在的无线通信服务的。

评分☆☆☆☆☆