Conformal Array Antenna Theory and Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-IEEE Press

作者:Lars Josefsson

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2006-2-3

价格:USD 150.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471465843

丛书系列:The IEEE Press Series on Electromagnetic Wave Theory

图书标签:

• Conformal Antennas
• Array Antennas
• Antenna Theory
• Antenna Design
• Electromagnetics
• Microwave Engineering
• Wireless Communication
• Phased Array
• Computational Electromagnetics
• RF Engineering

《电磁波传播与天线系统导论》 第一部分：电磁场基础与麦克斯韦方程组的物理诠释 本书伊始，深入探讨了电磁现象的本源，详细阐述了静电场、静磁场的基本定律，并着重于法拉第电磁感应定律和安培定律在时变情况下的完整形式——即麦克斯韦方程组的四个基本方程。我们不仅从数学形式上解析了这些方程，更着力于揭示其背后的物理意义，例如位移电流对变化的磁场如何产生电场，以及电磁场如何作为一种自洽的、在空间中传播的能量形式而存在。 随后，本书进入了场的矢量分析阶段。我们详细讨论了坡印亭矢量（Poynting Vector）在描述电磁能量流向和密度中的核心作用，并引入了场的标量和矢量位函数（如电磁场的电磁势），这为后续分析复杂辐射结构奠定了严格的数学基础。 第二部分：平面波在不同介质中的传播行为 本章聚焦于无限大平面电磁波在理想导体、低损耗介质（如电介质）和高损耗介质（如导体或等离子体）中的传播特性。我们精确推导了波的相速、群速、衰减常数、波阻抗（Intrinsic Impedance）等关键参数，并解释了菲涅耳（Fresnel）反射与折射定律的电磁场推导过程，包括不同极化方向（垂直极化与平行极化）波在界面上的能量分配。 特别地，我们深入分析了趋肤深度（Skin Depth）的概念，论述了高频电流在导体表面集聚的物理机制，并探讨了波在非均匀介质中传播时可能出现的折射、散射和波导效应的初步概念。 第三部分：亥姆霍兹方程与辐射场理论 辐射现象的理论核心在于亥姆霍兹方程的求解。本书系统地介绍了标量和矢量亥姆霍兹方程在不同坐标系（直角坐标系、柱坐标系、球坐标系）下的形式。我们着重于基于矢量波动方程的导出过程，而非直接依赖于势函数的解。 随后，本书引入了基本辐射单元——电振子（Hertzian Dipole）和磁振子（Magnetic Dipole）。通过对这些基本单元的远场和近场分析，我们详细推导了它们的辐射方向图（Radiation Pattern）、总辐射功率、辐射电阻以及效率。讨论扩展到有限长度的直天线，并引入了线性电流分布下的场积分方程，为分析更复杂的阵列结构做铺垫。 第四部分：天线作为能量转换器的特性量度 本章将理论分析转化为对天线性能的实际量化描述。我们严格定义了天线的输入阻抗、效率（包括导向损耗和匹配损耗）、带宽等基本参数。 辐射特性的核心指标——增益（Gain）与方向性（Directivity）——的推导和区分被置于重要位置。我们展示了如何从辐射强度函数（Intensity Function）计算出总辐射功率，进而得到方向性系数。此外，详细分析了天线有效面积（Effective Aperture）的概念，并阐述了最大有效面积与最大增益之间的普朗克（Friis Transmission Equation）关系，强调了互易性原理在线路设计中的应用。 第五部分：线源、孔径天线与散射理论 为了处理更具工程实用性的天线，本书扩展到线源（Line Sources）和面源（Aperture Sources）的分析。对于线源，我们探讨了等相关相位分布下的辐射特性，并引入了傅里叶变换对线源电流分布和远场方向图之间的关系。 孔径天线部分，重点分析了矩形、圆形孔径在均匀激励下的远场方向图。我们利用基尔霍夫积分或瑞利-索末菲积分，将孔径上的场分布与自由空间中的辐射场关联起来。同时，讨论了孔径效率的限制因素，特别是由于照明不均匀导致的效率下降。 散射理论的基础部分，我们引入了散射截面（Radar Cross Section, RCS）的概念，并探讨了瑞利散射和几何光学散射的适用条件，为雷达系统中的目标识别提供了理论框架。 第六部分：波导与传输线中的电磁场 虽然主要关注辐射，但理解能量传输的引导结构至关重要。本章简要回顾了传输线理论（如史密斯圆图的应用）和均匀波导理论。我们详细分析了TM（横磁）模和TE（横电）模在理想平行板波导和矩形金属波导中的截止波长、色散关系和能量传输机制。对波导损耗和模式耦合的初步探讨，为理解天线馈电网络中的损耗提供了背景知识。 第七部分：阵列天线的基本原理与方向图综合 本书最后一部分专注于阵列系统的基本设计。我们首先分析了两个或多个等幅同相单元组成的阵列的辐射特性，重点讨论了阵因子（Array Factor）如何决定总方向图，以及栅瓣（Grating Lobe）的产生条件。 随后，引入了阵列综合（Array Synthesis）的概念，区分了射线扫描（Beam Steering）和宽带处理的原理。我们讨论了经典的方向图综合方法，例如切比雪夫综合（Chebyshev Synthesis）和最大旁瓣抑制（Maximal Power Ratio, MPR）技术，旨在实现特定性能指标下的旁瓣水平控制。通过对阵列因子在复平面上的分析，揭示了如何通过调整单元间的相位和幅度来精确控制主束的方向和形状。 --- 总结 本书旨在为读者建立一个全面且严谨的电磁波与天线系统分析框架。内容侧重于从麦克斯韦方程组出发，通过波动理论推导天线的辐射特性，并深入探讨了如何通过精确控制电流分布来设计和优化辐射方向图。全书强调物理图像与数学工具的结合，为进一步深入研究特定类型天线（如反射面天线、微带天线等）打下坚实的理论基础。

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这本书的结构组织极具匠心，它采用了“由浅入深、螺旋上升”的学习路径。开篇部分回顾了基础的微带天线和阵列理论，为后续的共形化处理打下了坚实的基础。随后，作者开始逐步引入曲面几何对辐射特性的影响，这部分的数学推导虽然严密，但被巧妙地拆解成了若干个易于消化的步骤。我特别喜欢书中关于“误差分析与容错设计”的章节。在实际的制造过程中，加工精度和材料损耗是不可避免的，这本书没有回避这些“不完美”的现实问题，而是提供了量化的分析方法来评估这些因素对阵列性能的影响，并给出了相应的修正建议。这使得这本书的指导价值远超于普通的理论教材，更像是一位资深导师在陪伴你完成一个复杂项目。它教会你的不仅是“做什么”，更是“为什么这样做”以及“如果出现偏差该如何应对”，这种全面的视角在工程领域极为关键。

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我花了很长时间在寻找一本能真正覆盖共形阵列设计全流程的书，直到接触到这本，才感觉找到了“对的那本”。这本书的深度和广度都超出了我的预期。它不仅涵盖了传统的矩形和圆形阵列，还花了相当的篇幅讨论了诸如曲面阵列、自适应波束形成在共形系统中的应用等高阶主题。特别是对于边缘效应和互耦补偿的处理，作者提供了一种非常系统化的分析框架，这在实际动手仿真时极大地减少了试错成本。此外，书中对不同馈电网络拓扑结构在共形阵列中的影响进行了细致的对比分析，这对于射频系统集成工程师来说，是极其宝贵的经验总结。这本书的叙述风格非常沉稳、内敛，不事张扬，但字里行间透露出的那种专业自信感，让人感觉作者是真正经历了无数次设计、测试和失败后沉淀下来的知识结晶。它不是一本速成手册，而是一本值得你投入时间和精力去精研的案头参考书。

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对于那些致力于在毫米波和太赫兹频段应用共形阵列的研发人员来说，这本书无疑是提供了一个极佳的起点和参照系。它对高频效应，如表面波抑制和扫描盲区的处理，提供了非常前沿的见解。我个人认为，这本书最大的亮点在于其对“系统级集成”的关注。它没有孤立地讨论天线单元本身的设计，而是将阵列置于一个完整的射频前端系统背景下进行考量，包括匹配网络、功放的非线性对波束形成的影响等。这种宏观与微观相结合的视角，极大地拓宽了我的设计视野。阅读过程中，我仿佛在跟着一位经验丰富的架构师进行一次深度研讨会，他对每一个细节的考量都充满了工程智慧。这本书的价值在于它提供了一套完整的、可迁移的设计方法论，而不是零散的知识点集合。它激励你超越现有的标准模型，去思考如何利用几何特性来巧妙地规避电磁性能上的固有缺陷，这才是真正顶尖的设计思维所在。

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这本书的排版和印刷质量令人印象深刻，这对于一本技术类书籍来说至关重要。纸张的质感很好，油墨的清晰度极高，使得那些复杂的电磁波仿真图和S参数曲线看起来非常锐利，细节一览无余。阅读体验的流畅性直接影响学习的效率，而这本书在这方面做得非常出色。在讲解到阵列扫描和波束形成算法时，作者没有采用那种堆砌公式的枯燥方式，而是结合了大量的示意图和伪代码，这极大地帮助我理解了从数学模型到实际实现的过渡过程。我个人认为，这本书最宝贵的一点在于它对“优化设计”环节的重视。它不仅仅停留在“如何设计一个阵列”，更深入地探讨了“如何设计一个性能最优的阵列”，涉及了优化算法的选择与应用，这在很多传统教材中是缺失的。读完后，感觉自己的设计思维得到了极大的提升，不再是机械地套用公式，而是能够主动地去权衡和取舍各种设计参数，这才是真正意义上的专业进步。

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这本书的封面设计非常经典，那种深沉的蓝色调和简洁的白色字体，一眼就能感受到它蕴含的专业深度。初次翻开，我立刻被它严谨的逻辑结构所吸引。作者显然对共形阵列天线领域有着极深的造诣，从最基础的电磁场理论出发，步步深入到复杂的阵列因子、互耦效应以及阵列综合设计。特别是关于超宽带共形阵列的部分，讲解得非常透彻，公式推导详尽，即便是初次接触这一领域的读者，也能通过清晰的图示和翔实的文字描述，构建起完整的知识框架。书中的案例分析也十分贴合实际工程应用，这使得理论知识不再是空中楼阁，而是可以切实应用于解决工程难题的工具。我特别欣赏作者在阐述一些前沿概念时，能够巧妙地平衡理论的严谨性与工程的实用性，这一点在同类教材中是难能可贵的。它更像是一本可以放在案头随时翻阅的“武功秘籍”，每次重温都能发现新的理解和感悟，对于想深入研究这一领域的工程师或研究生来说，无疑是一份不可多得的财富。

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非常好，充分讲解了conformal array的相关理论基础。

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