Antennas For All Applications

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出版者:McGraw-Hill Science/Engineering/Math
作者:John D. Kraus
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2001-11-12
价格:0
装帧:Hardcover
isbn号码:9780072321036
丛书系列:
图书标签:
  • 天线
  • 天线
  • 射频
  • 无线通信
  • 电磁场
  • 微波技术
  • 天线设计
  • 天线理论
  • 信号传播
  • 工程
  • 电子工程
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具体描述

好的,这是一份关于《Antennas For All Applications》这本书的详细图书简介,内容专注于介绍该书未涵盖的领域和主题。 --- 图书简介:《超越“全领域”:现代射频工程中的前沿与交叉学科探索》 引言:从经典到前沿的视角转换 在射频(RF)工程领域,天线设计与应用是基石性的学科。许多经典教材,例如《Antennas For All Applications》,为我们奠定了理解传统天线原理、设计方法以及常见应用场景的坚实基础。然而,随着无线通信、物联网(IoT)、雷达技术以及高频电子学的飞速发展,射频工程正以前所未有的速度演进,催生出大量需要超越传统天线理论范畴的新兴技术和应用场景。 本书《超越“全领域”:现代射频工程中的前沿与交叉学科探索》并非对现有经典天线理论的重复,而是旨在填补传统教科书在处理超高频(Terahertz/Sub-THz)通信、大规模MIMO系统中的分布式波束赋形、先进电磁超材料在射频前端的应用,以及与人工智能深度融合的智能天线设计等前沿议题时可能存在的空白。本书聚焦于那些对传统天线设计范式提出挑战,并要求工程师具备跨学科知识的领域。 第一部分:亚太赫兹(Sub-THz)与太赫兹(THz)通信的挑战与机遇 当前无线通信正在从毫米波(mmWave)向亚太赫兹(100 GHz – 300 GHz)和太赫兹波段(0.3 THz – 10 THz)迈进,这带来了前所未有的带宽潜力,同时也对天线设计提出了极为严苛的要求。 1. 材料科学的制约与解决方案: 传统天线材料在高频段的介电损耗和导体损耗急剧增加。本书不讨论传统的贴片天线或偶极子天线设计,而是深入探讨超低损耗介质基板的选择、柔性电子材料在THz频率下的性能衰减分析,以及使用新型导电聚合物或石墨烯复合材料构建高效辐射单元的实践。 2. 波束控制与跟踪: 在THz频段,波束宽度极窄,对波束的精确指向和快速跟踪提出了极高要求。本书侧重于非机械式、基于相控阵的快速波束扫描技术(如电子扫描阵列ESAs)在THz链路中的实现细节,以及如何应对大气吸收和雨衰等环境因素对波束稳定性的影响,这远超传统天线阵列的波束赋形范围。 3. 集成化与片上天线(Antennas-on-Chip): 随着系统级封装(SiP)和片上系统(SoC)的发展,天线必须与射频收发器深度集成。本书探讨在CMOS或SiGe工艺中设计和制造工作在140 GHz以上频率的片上天线所面临的工艺限制、耦合效应,以及如何通过先进封装技术(如3D 封装)来隔离天线和有源电路,这些是传统PCB设计中不常见的议题。 第二部分:大规模MIMO与分布式系统的空间维度优化 大规模多输入多输出(Massive MIMO)系统依赖于天线阵元的精确协同工作以实现空间复用和波束成形增益。然而,在实际部署中,尤其是在城市峡谷环境或超大型数据中心内部署的系统,往往面临天线单元物理分布不均匀和信道状态信息(CSI)获取困难的问题。 1. 非均匀/随机分布阵列的理论解析: 传统分析多集中于均匀线性或平面阵列。本书深入研究具有随机或非均匀分布的基站天线阵列的信道特性、边缘效应,以及如何设计鲁棒的波束赋形算法来适应这种非理想布局,以最大化系统吞吐量,而不是仅仅关注理想几何下的性能。 2. 分布式MIMO与协同处理: 探讨多站点或多设备协同工作的分布式MIMO(D-MIMO)场景。重点不在于单个天线的设计,而在于如何通过精确的时间同步和相位对准,将多个独立天线的辐射场进行相干叠加(Coherent Combination),实现比单站点MIMO更广阔的覆盖范围和更高的能效。这涉及复杂的网络同步协议和分布式优化理论。 3. 面向能效的波束管理: 在Massive MIMO中,持续的波束扫描和CSI反馈是巨大的功耗来源。本书关注低复杂度、低能耗的波束管理策略,例如基于深度强化学习(DRL)的波束选择,用以在保持服务质量的同时,最小化天线阵列的射频功耗,这超越了传统天线增益优化的范畴。 第三部分:电磁超材料与智能结构在天线中的应用 电磁超材料(Metamaterials)和可重构电磁超表面(Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS)代表了对电磁波操控的根本性变革。它们提供的功能远超传统介质材料和结构所能实现的限制。 1. RIS与环境重塑: 本书不讨论简单的频率选择表面(FSS),而是专注于可编程的RIS结构。重点在于如何设计其单元的阻抗匹配网络和控制逻辑,使其能够动态改变入射电磁波的相位、振幅和极化状态,从而“重塑”无线信道本身。这需要结合电磁场理论、电路设计和控制论。 2. 非互易性与单向辐射结构: 在某些雷达或干扰抑制应用中,需要实现电磁波的单向传播。本书探讨基于磁性材料或非互易拓扑结构设计的天线单元,实现高隔离度的单向辐射或接收,这是传统线性天线理论无法实现的。 3. 频率选择性表面(FSS)的动态调谐: 传统FSS是静态的。本书探讨利用MEMS、VOXEL或半导体材料(如PIN二极管)在FSS单元中引入动态控制机制,使其能够在多个预设频率点间快速切换滤波特性,实现多频段的共存而不牺牲性能。 第四部分:人工智能驱动的自适应天线设计与优化 传统天线设计依赖于数值电磁仿真(如FDTD, MoM)和启发式优化(如遗传算法)。现代AI技术正在从根本上改变这一流程。 1. 生成式设计与拓扑优化: 本书关注如何利用生成对抗网络(GANs)或变分自编码器(VAEs),根据性能指标和体积限制,直接生成全新的、非直观的、具有优异性能的底层天线结构几何形状,而非仅仅优化现有结构参数。 2. 实时适应性与在线学习: 探讨如何将强化学习(RL)算法嵌入到天线控制系统中。当工作环境(温度、湿度、周围物体分布)发生变化时,天线能够自主地调整其辐射图案或工作频率,以最大化接收功率或抑制特定方向的干扰,实现真正意义上的“智能”辐射。 3. 物理学信息神经网络(PINNs)在电磁学中的应用: 介绍如何利用PINNs将麦克斯韦方程组作为约束条件融入深度学习模型中,从而在数据稀疏或高维仿真场景下,实现高效、高精度的电磁响应预测,加速天线设计迭代。 结论:构建未来射频系统的蓝图 《超越“全领域”:现代射频工程中的前沿与交叉学科探索》旨在引导读者走出经典天线设计的舒适区,深入研究那些需要整合材料科学、高级信号处理、复杂系统工程和人工智能的尖端领域。本书聚焦于解决当前无线系统面临的频率瓶颈、空间限制、能效挑战以及环境适应性等核心问题,为下一代超高速、超低延迟的无线通信和感知系统奠定理论与实践基础。

作者简介

目录信息

读后感

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首次接触天线课程,老师使用的教材是W.L.Stutzman的《天线理论与设计》。这本书是我自己买来当做参考书辅助学习的。 本书配图丰富,印刷清晰。对于初学者来说,可能对天线的学习需要更注重于如何求解天线的场解,或者其辐射机理是怎样的。也就是说,我更需要知道它的方向图是什...

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克劳斯先生是天线设计领域的专家,这本书也被认为是这个领域内最好的入门书。然而我却看得很痛苦。 首先,书中错误很多,而且我可以确信不是翻译引入的,章文勋老师还是很负责敬业的,翻译的时候订正了部分错误,英文原版错误更多。而且错误绝对不是打印错误,有不少基于错误...  

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克劳斯先生是天线设计领域的专家,这本书也被认为是这个领域内最好的入门书。然而我却看得很痛苦。 首先,书中错误很多,而且我可以确信不是翻译引入的,章文勋老师还是很负责敬业的,翻译的时候订正了部分错误,英文原版错误更多。而且错误绝对不是打印错误,有不少基于错误...  

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克劳斯先生是天线设计领域的专家,这本书也被认为是这个领域内最好的入门书。然而我却看得很痛苦。 首先,书中错误很多,而且我可以确信不是翻译引入的,章文勋老师还是很负责敬业的,翻译的时候订正了部分错误,英文原版错误更多。而且错误绝对不是打印错误,有不少基于错误...  

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克劳斯先生是天线设计领域的专家,这本书也被认为是这个领域内最好的入门书。然而我却看得很痛苦。 首先,书中错误很多,而且我可以确信不是翻译引入的,章文勋老师还是很负责敬业的,翻译的时候订正了部分错误,英文原版错误更多。而且错误绝对不是打印错误,有不少基于错误...  

用户评价

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这本《Antennas For All Applications》简直是一场对无线电波世界的奇妙探索!我一直对天线这个概念感到一丝神秘,总觉得它们只是插在屋顶上的金属杆,但这本书彻底颠覆了我的认知。它以一种非常生动且富有逻辑的方式,从最基础的电磁波原理讲起,循序渐进地揭示了天线如何与这些看不见的能量互动。我特别喜欢书中对不同类型天线工作原理的细致剖析,比如偶极子天线、八木天线,甚至是一些更为复杂的多单元阵列。作者并没有止步于理论,而是大量运用了实际案例和模拟数据,让我能够直观地理解不同天线在特定应用场景下的性能表现。 最让我印象深刻的是,书中并没有使用过于晦涩的数学公式,而是巧妙地通过图示和类比来解释复杂的概念。这对于像我这样非专业背景的读者来说,简直是福音!我能够轻松地理解天线的方向性、增益、阻抗匹配等关键参数的含义,以及它们如何影响信号的接收和发射效率。书中关于“全应用”的承诺也得到了充分的体现,从早期无线电广播的天线设计,到现代移动通信、卫星通信,甚至是雷达系统,它都进行了广泛的覆盖。我甚至在书中找到了关于Wi-Fi天线和蓝牙天线的一些有趣知识,这让我在使用日常电子设备时,对背后的技术有了更深的理解。

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在翻阅《Antennas For All Applications》的过程中,我最大的感受是它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的工程师在耐心指导你。作者在每一章节的结尾都设置了“思考题”和“实验建议”,鼓励读者进行实践和深入思考。我尝试着按照书中的一些简单原理,用身边常见的材料制作了一些简易天线,虽然效果不尽如人意,但这个过程让我对天线的物理特性有了更直观的体会。 书中关于天线设计中的一些权衡和折衷的讨论,也让我认识到这是一个充满挑战但又极具创造性的领域。比如,如何平衡天线的增益与带宽,如何在有限的空间内实现高性能,这些都是在实际工程中需要反复考虑的问题。作者通过大量的工程实例,展示了天线设计师们如何运用他们的智慧和经验,克服这些困难,最终实现创新性的解决方案。 我尤其欣赏书中对新材料和新技术的介绍,比如关于超材料天线的部分,虽然我不是这方面的专家,但作者用通俗易懂的语言,让我对其潜在的应用前景充满了好奇。这本书让我看到了天线技术发展的无限可能,也让我对未来通信技术充满了期待。

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我从未想过,一本关于天线的书能够让我如此沉浸其中,仿佛置身于一个由电磁波构成的奇妙世界。《Antennas For All Applications》用一种非常直观且富有启发性的方式,带领我领略了天线设计的精妙之处。我一直认为天线只是被动接收和发射信号的装置,但这本书让我认识到,它实际上是一个高度精密的工程奇迹。 书中对不同天线阵列的研究,尤其让我感到惊叹。作者详细介绍了如何通过组合多个天线单元,来增强信号指向性、提高增益,甚至实现波束的扫描。这让我联想到了现代雷达和通信系统中那些复杂而庞大的天线结构,它们背后蕴含的智慧令人赞叹。 我特别欣赏作者在书中对实际工程问题所进行的深入探讨,例如天线与周围环境的相互作用、电磁干扰的处理,以及如何进行现场测试和故障排除。这些内容让我意识到,天线设计不仅仅是理论的推演,更是对现实世界各种复杂因素的综合考量。 这本书的语言风格也非常吸引人,它既保持了科学的严谨性,又充满了人文关怀,让我感觉像是在与一位经验丰富的老朋友交流。它不仅传授了我知识,更点燃了我对无线通信技术更深层次的探索欲望。

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《Antennas For All Applications》是一次令人振奋的阅读体验,它以一种极其详尽而又富有洞察力的方式,揭示了天线设计的复杂性和艺术性。我一直对物理学中那些看不见的力场充满着好奇,而这本书则将电磁波这一抽象的概念具象化,并展示了天线如何成为我们与这个无线世界沟通的桥梁。 作者对于不同频率下天线行为的分析,尤其令我着迷。从低频的AM广播到高频的微波通信,不同频率的电磁波在传播特性上存在显著差异,而天线的设计也需要根据这些特性进行调整。书中关于“谐振”和“非谐振”天线的讨论,让我明白了天线如何“捕捉”和“发射”特定频率的信号。 我特别喜欢书中对天线性能指标的深入解读,比如辐射效率、极化方式、带宽等。作者并没有简单地给出定义,而是通过大量的图表和分析,解释了这些指标的实际意义,以及它们如何影响无线通信的质量。读完这些内容,我仿佛看到了无数工程师们为了优化信号传输而付出的不懈努力。 这本书的结构设计也十分出色,它从基础概念出发,逐步深入到复杂的工程问题,让读者能够循序渐进地掌握知识。对于任何对无线通信技术感兴趣的人来说,这无疑是一本必读之作。

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不得不说,《Antennas For All Applications》是一本让我从“门外汉”蜕变为“略知一二”的绝佳读物。它以一种严谨而又不失趣味的方式,深入浅出地阐述了天线科学的核心概念。我一直对无线通信背后的物理原理感到好奇,而这本书恰好满足了我的求知欲。书中关于电磁波传播路径、反射、折射以及衍射等现象的讲解,让我对信号衰减和干扰有了更清晰的认识。 书中对各种天线类型的分类和介绍,非常有条理。无论是基础的线状天线,还是更为复杂的面状天线和波导天线,作者都给出了详细的结构描述和工作原理分析。我印象最深刻的是关于天线阻抗匹配的章节,作者通过各种图表和公式,清晰地解释了如何最大化功率传输,避免信号反射,这对于理解无线通信系统的效率至关重要。 除了理论讲解,这本书还提供了大量的实际应用案例。从早期的无线电台,到现代的手机、GPS接收器,再到军事雷达系统,作者都列举了不同场景下对天线的具体需求和设计考量。这让我看到了天线技术在各个领域所扮演的关键角色,也让我对这个看似单一的“杆子”有了更深刻的敬畏。

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