天线(第三版)(英文版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:[奥地利] 克劳斯

出品人:

页数:939 页

译者:

出版时间:2008年

价格:108.0

装帧:平装

isbn号码:9787871210684

丛书系列:

图书标签:

• 天线
• 无线通信
• 电磁场
• 微波技术
• 天线设计
• 射频电路
• 信号处理
• 通信工程
• IEEE
• Antennas

深入探索现代通信的基石：一本关于电磁场与射频工程的权威著作 本书旨在为读者构建一个全面、深入且结构严谨的电磁场理论和射频工程知识体系。它超越了基础物理学的范畴，直接聚焦于实际工程应用中至关重要的天线设计、传播分析与系统集成。本书的叙述风格注重逻辑的严密性与概念的清晰度，力求将复杂的数学模型转化为可操作的设计指南。 第一部分：电磁场理论基础与麦克斯韦方程组的工程化应用 本书的开篇部分精心铺陈了理解现代通信系统的数学与物理基础。我们首先回顾了矢量微积分在描述电磁现象中的核心作用，特别是梯度、散度与旋度的物理意义及其在三维空间中的应用。 核心内容集中于麦克斯韦方程组的深入剖析。不同于纯理论教科书的抽象推导，本书强调如何将这些偏微分方程在特定边界条件（如导体、介质界面）下转化为可求解的工程形式。我们详细讨论了静电场和静磁场的建立，包括库仑定律和毕奥-萨伐尔定律在复杂几何结构下的积分形式。随后，重点转向了时变场——电磁波的产生与传播。坡印廷定理的推导及其在能量流分析中的应用，是理解天线辐射效率与波束形成的关键。 书中对波动方程的讨论极为详尽，包括平面波在理想电介质、良导体及低损耗介质中的传播特性，如反射系数、透射系数、表面阻抗以及趋肤深度等关键参数的计算方法。这些基础知识为后续章节中复杂的阵列理论和微波网络分析奠定了坚实的理论基础。 第二部分：传输线与波导中的能量引导 在电磁波从源头（如发射机）高效传输至辐射单元（天线）的过程中，传输线和波导是不可或缺的媒介。本部分深入探讨了这些引导结构的内在机理及其对信号完整性的影响。 关于传输线理论，本书系统阐述了特伦斯·史密斯（Transmission Line Theory）的全部内容。我们不仅讲解了集总元件模型（Lumped Element Model）的局限性，更侧重于分布元件模型。史密斯圆图被提升到核心地位，详细解释了如何利用圆图进行阻抗匹配、负载识别和反射系数的可视化。各种标准传输线（如平行双线、同轴线）的特性阻抗、衰减常数和相位常数的计算被清晰呈现。 在波导部分，内容聚焦于微波频率以上应用的结构。无论是矩形波导、圆波导还是带状线（Stripline）和微带线（Microstrip Line），本书都提供了从波动方程求解到模式分析的完整过程。对于模式选择，如TE和TM模式的截止频率计算、能量传输效率以及色散现象的分析，均有详尽的案例支撑。重点分析了如何通过适当的尺寸设计来抑制高阶模式的激励，确保单模传输的纯净性。 第三部分：天线基础理论与辐射特性分析 这是全书的核心，全面覆盖了天线作为电磁能量转换装置的物理原理。本部分从最基本的辐射单元——电流元（Hertzian Dipole）和半波长偶极子（Half-Wave Dipole）开始，逐步构建起复杂天线系统的理论框架。 辐射场的计算是重中之重。我们详细分析了远场区域的辐射特性，包括辐射方向图（Radiation Pattern）、最大辐射增益（Gain）、辐射效率（Radiation Efficiency）以及输入阻抗的频率依赖性。对于方向图的分析，不仅限于二维平面，更深入到三维空间中的波束宽度、旁瓣抑制和交叉极化水平的量化。 互易性原理在天线分析中的应用被强调，它简化了对接收天线性能的评估。此外，天线效率的分解——即区分辐射损耗、介质损耗和导体损耗——为优化设计提供了清晰的路径。 第四部分：特定天线结构与前沿应用 在掌握了基础理论后，本书转向对工程实践中常用和前沿天线类型的深入研究。 线状天线进阶： 除了偶极子，我们探讨了折叠偶极子、电流趋肤效应下的长线天线（如Travelling Wave Antenna）以及螺旋天线（Helix Antenna）在圆极化波辐射中的应用。 缝隙与孔径天线： 对于平面集成电路中的天线，如缝隙天线（Slot Antenna）和微带贴片天线（Patch Antenna），本书详细分析了其等效电路模型、带宽限制和表面波的抑制方法。 阵列天线理论： 系统的波束赋形能力源于阵列的合成。本书详细讲解了阵元间距、馈电相位对主波束指向和旁瓣水平的影响。从简单的等间距线性阵列到更复杂的二维平面阵列，辐射因子与阵列因子的分离分析是理解高增益天线的关键。包括对受面效应（Mutual Coupling）的修正分析。 宽带与多频带天线： 针对现代通信对带宽的需求，本书研究了如对数周期天线（Log-Periodic Antenna）和双锥天线的工作原理，分析了如何通过优化几何结构实现宽带匹配。 电磁兼容性（EMC）视角： 天线设计必须考虑到其对周围系统的影响。书中穿插了关于互耦（Mutual Coupling）、屏蔽（Shielding）和杂散辐射（Spurious Radiation）的讨论，确保设计出的系统符合严格的电磁兼容标准。 第五部分：测量、建模与仿真工具 为了连接理论与实际产品，本书最后一部分介绍了天线参数的工程测量技术。这包括天线测试场地（如远场暗室、紧凑范围）的要求、输入阻抗的矢量网络分析仪（VNA）测量流程，以及增益和方向图的校准方法。 同时，书中也探讨了数值电磁学（Numerically Electromagnetics, NEM）方法，如矩量法（Method of Moments, MoM）和有限元法（Finite Element Method, FEM）在复杂结构天线建模中的应用，帮助读者理解如何利用现代仿真软件来验证和优化设计方案。 本书的最终目标是培养读者对电磁波现象的直觉理解，并具备从物理机理出发，独立完成高性能天线系统设计和故障分析的能力。

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作为一本涉及第三版的经典著作，它最大的优点之一就是内容的时效性和前瞻性得到了很好的平衡。虽然基础的电磁理论是永恒的，但天线技术在过去十年中经历了巨大的变革，尤其是在MIMO、智能表面（RIS）和高频毫米波应用方面。令人惊喜的是，这本书的最新版本在保持了核心理论精度的同时，巧妙地融入了这些新兴领域的研究热点。我注意到关于有源天线和电磁超材料的应用部分被显著地扩充和更新了，这部分内容对于关注下一代通信技术（如5G/6G）的读者来说简直是雪中送炭。作者并没有仅仅停留在概念介绍，而是深入探讨了这些新技术在传统天线理论框架下的挑战与机遇。例如，它讨论了如何利用超材料实现对传统天线方向图的塑形，以及如何克服有源电路引入的噪声问题。这种紧跟时代步伐的能力，使得这本书避免了成为一本“老古董”，而是成为了一个可以指导未来研究方向的参谋。能够将这些前沿、复杂的议题，用如此清晰的数学工具来加以分析，体现了作者深厚的学术功底和敏锐的洞察力。对于希望在天线领域保持竞争力的专业人士而言，选择一本能够与时俱进的教材至关重要，而这本第三版无疑做到了这一点。

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说实话，这本书的排版和插图质量，在同类教材中算是上乘的了。我拿起它的时候，首先被那种扎实的印刷质感所吸引，书页纸张的厚度和光泽度都很适中，长时间阅读眼睛不容易疲劳。更关键的是，那些示意图绘制得极为精准，尤其是在描绘辐射场的方向性图形和电流分布时，线条的粗细和颜色的运用都恰到好处，使得抽象的概念变得具象化。例如，关于孔径天线的等效原理部分，图示清晰地展示了基尔霍夫积分和莫尔斯定理是如何应用的，这对于理解一个复杂开口如何等效为一个有效辐射源至关重要。而且，作者在介绍新概念时，往往会穿插一些历史背景或实际应用案例，这使得阅读过程充满了趣味性，而不是枯燥的说教。比如在讲解频率复用技术时，它会提到现代通信系统是如何利用天线特性来隔离不同频段的。虽然内容本身偏向硬核工程，但其叙述风格却有一种沉稳而引人入胜的力量。对于自学者来说，这种图文并茂的呈现方式极大地降低了理解门槛，使得那些晦涩的物理定律似乎触手可及。总而言之，这本书的制作水准，完全配得上它在行业内的声誉，是一本让人愿意反复翻阅、时常温习的工具书。

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这本书的章节组织结构简直是艺术品级别的。它遵循着一种极其流畅的逻辑递进关系，从最基础的电磁波基本概念开始，稳步攀升到复杂的适应性天线系统。第一部分对基本参数的定义——增益、方向图、极化——都做了详尽而清晰的界定，这为后续所有分析打下了坚实的基础。我特别喜欢它在引入新主题时的“情境化”处理，它总是在你需要这种知识的时候才恰到好处地给出，避免了信息过载。比如，它在讲解波导馈电天线之前，会先用一小节回顾波导中的模式传播特性，这种前置知识的铺垫非常到位。此外，书中的习题设置也很有区分度，既有基础巩固型的计算题，也有开放式的设计挑战题，后者常常需要综合运用前面好几个章节的知识点，极大地锻炼了读者的综合分析能力。我尝试做了几道关于超宽带天线设计的思考题，发现它引导的思路非常贴近真实世界中工程师面临的权衡取舍问题。它不是在教你如何得到一个标准答案，而是在教你如何进行工程决策。这种结构上的精妙设计，使得这本书不仅是一本知识的载体，更像是一个循序渐进的、个性化的导师。

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这本书的阅读体验中，最让我感到欣慰的是它提供的那种深入骨髓的“工程师思维”。许多教材只教你“怎么做”，而这本书更多的是在教你“为什么这么做”以及“如果这样做会带来什么后果”。例如，在讲解缝隙天线和槽线天线的辐射特性时，作者花了大篇幅去解释这些不连续结构是如何通过等效源理论来建模的，这对于理解任何非理想边界条件下的辐射问题都至关重要。它鼓励读者去质疑默认假设，去探究参数变化对系统性能的敏感度。在涉及到数值计算方法（如矩量法MoM）的应用部分，它没有直接给出代码，而是详细阐述了矩阵的构建过程和物理意义，这使得读者即使在没有实际运行软件的情况下，也能对计算结果的准确性和局限性有一个直观的判断。这种培养读者批判性思维的教学方式，远比死记硬背公式要高明得多。读完后，我感觉自己像是被训练成了一个更细致、更注重细节的电磁场工程师，面对实际的仿真结果或测量数据时，能迅速定位问题的根源所在，而不是盲目地调整参数。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的塑造，这点价值是无价的。

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这本书的理论深度真是令人印象深刻，对于那些希望扎实掌握电磁场与微波工程基础的读者来说，绝对是一份宝藏。作者在阐述天线原理时，不仅仅停留在公式的堆砌，而是非常注重物理图像的构建。比如在讨论阵列因子时，那种从最基本的点源辐射开始，逐步推导出复杂阵列的加权和相位控制如何影响远场方向图的逻辑推演，简直是教科书级别的清晰。我尤其欣赏它对不同类型天线，如偶极子、环形天线、喇叭天线以及微带天线的结构特点、工作机制和适用场景的细致剖析。特别是关于阻抗匹配和回波损耗的章节，讲解得非常透彻，对于实际设计中的匹配网络优化提供了极大的帮助。我记得有一处关于卡塞格林天线的介绍，不仅画出了结构图，还详细分析了其优越性和局限性，这对于射频系统工程师来说是极其宝贵的参考资料。这本书的数学推导严谨而又不失优雅，即便是面对复杂的傅里叶变换和勒让德多项式，作者也能引导读者逐步理解其物理意义，而不是被数学符号所困扰。读完之后，感觉自己对天线的“黑箱”有了更深的理解，不再是简单地套用公式，而是能从电磁场传播的角度去“看见”能量是如何被引导和辐射出去的。这本书无疑是射频和微波领域不可或缺的经典之作，它的价值在于它能够构建起一座从理论到工程实践的坚实桥梁。

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