Generalized Transmission Line Method to Study the Far-zone Radiation of Antennas Under a Multilayer pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Wu, Xuan Hui/ Kishk, Ahmed A./ Glisson, Allen W.

出品人:

页数:100

译者:

出版时间:

价格:306.00元

装帧:

isbn号码:9781598298130

丛书系列:

图书标签:

• 天线
• 辐射
• 多层结构
• 传输线法
• 电磁场
• 数值方法
• 远场辐射
• 微波技术
• 计算电磁学
• 结构电磁学

《多层结构下天线远区辐射的广义传输线方法研究》内容介绍 本书深入探讨了在复杂多层介质结构环境中，天线远区辐射特性的精确分析与计算。核心在于提出并系统阐述了一种称为“广义传输线方法”（Generalized Transmission Line Method, GTLM）的创新性理论框架，该方法能够有效地解决传统建模技术在处理多层结构时遇到的精度和效率瓶颈。本书内容详实，理论推导严谨，并通过丰富的算例验证了方法的有效性与普适性，旨在为天线设计、电磁兼容性分析以及相关领域的科研与工程实践提供一套完备的理论工具与解决方案。 第一章 引言 本章首先概述了天线在现代通信、雷达、遥感等领域中的重要地位，并着重强调了实际应用场景中天线结构往往呈现出复杂的多层介质特性。例如，印刷电路板（PCB）上的集成天线、封装后的芯片天线、以及覆盖有介质防护层或隐身材料的先进天线系统等，其性能都极大地受到周围多层环境的影响。传统的传输线模型虽然在分析简单均匀介质中的天线辐射时表现出色，但面对多层结构时，其局限性日益凸显，难以精确捕捉不同介质层界面上的场分布和能量传输规律，从而导致远区辐射特性的计算结果产生显著误差。 在此背景下，本书的研究目标应运而生：发展一种能够精确、高效地描述天线在多层结构下远区辐射特性的新方法。广义传输线方法（GTLM）正是为此目标而设计。本章将简要介绍GTLM的基本思想，并阐明其与现有方法的区别与优势。此外，还将对本书的整体结构进行梳理，明确各章节的研究内容和逻辑关系，为读者提供一个清晰的学习路径。 第二章 多层结构下电磁场传播基础 为了理解GTLM的构建基础，本章首先回顾并系统梳理了多层介质结构中电磁场传播的相关理论。内容将涵盖： 麦克斯韦方程组的解耦与波动方程： 在各向同性、均匀介质中，麦克斯韦方程组可以推导出标量或矢量波动方程，这是分析电磁波传播的基础。 多层介质界面的反射与透射： 重点分析平面波在多层介质界面上的菲涅尔方程，理解不同介电常数、磁导率和损耗角正切对反射系数和透射系数的影响。我们将扩展这一概念，考虑波在垂直于介质层方向上的传播特性。 传输线理论的推广： 经典传输线理论将电磁场能量的传播抽象为电压和电流在传输线上的传输。本章将探讨如何将这种思想推广到二维或三维的空间中，特别是在垂直于介质层方向的传播。 电磁场与源的耦合： 分析天线作为电磁源如何激发周围介质中的场，以及这些场如何在多层结构中传播并最终形成远区辐射。 本章的目的是为后续GTLM的推导奠定坚实的理论基础，确保读者能够理解书中关键概念的由来和物理意义。 第三章 广义传输线方法（GTLM）的数学建模 本章是本书的核心，详细阐述了广义传输线方法的数学建模过程。GTLM的核心思想是将多层介质结构中垂直于介质层方向的电磁场传播类比为传输线上的电压电流传播，并引入“广义电压”和“广义电流”的概念来描述场强和能量。 广义电压与广义电流的定义： 基于对多层介质中场分布特性的分析，引入能够代表不同层内场强及其叠加效应的广义电压和广义电流。这些定义需要能够体现不同介质层参数的影响。 广义传输线方程的推导： 通过对垂直于介质层方向的电场和磁场分量进行积分或傅里叶变换，推导出描述广义电压和广义电流在层间传播的微分方程或差分方程。这些方程将包含各层介质的特性参数（介电常数、磁导率、损耗等）。 层间边界条件的处理： 重点解决不同介质层界面上的电磁场连续性条件如何转化为广义电压和广义电流的匹配条件。这将是GTLM能够精确描述界面效应的关键。 等效电路模型： 将推导出的广义传输线方程及其边界条件，转化为等效的电路模型。这种电路模型将能够直观地表示各层介质的特性以及层间的耦合关系，为计算机仿真提供便利。 本章将提供详尽的数学推导过程，并给出通用的建模框架，适用于任意数量的介质层。 第四章 天线辐射的GTLM实现 在本章中，我们将把GTLM方法应用于实际的天线辐射分析。重点在于如何将天线本身的电磁特性（如馈电点阻抗、电流分布等）与GTLM模型相结合。 天线模型与GTLM的耦合： 如何将天线建模为GTLM的激励源。这可能涉及到将天线的电流分布或表面电场密度等效为广义传输线上的激励。 远区辐射场的计算： 利用GTLM模型计算出多层结构下天线产生的近区场分布，并通过积分或傅里叶变换，将其转化为远区辐射方向图、增益、极化等参数。 多层结构对辐射特性的影响分析： 通过GTLM模型，系统地分析不同介质层的厚度、介电常数、损耗等参数对天线远区辐射特性的具体影响。例如，介质层的存在可能导致辐射方向图的偏移、增益的降低或天线阻抗的失配。 特殊天线类型应用示例： 可能会选取一些典型的天线类型（如微带贴片天线、偶极子天线等）在多层结构下的GTLM分析案例，展示方法的应用细节。 本章将理论模型与实际应用相结合，突出GTLM在分析复杂环境下天线性能方面的优势。 第五章 GTLM的工程实现与数值仿真 为了使GTLM方法更具工程实用性，本章将关注其数值实现和仿真工具的开发。 算法设计与优化： 针对GTLM的数学模型，设计高效的数值算法，例如矩阵求逆、迭代方法等，以加快计算速度并提高精度。 软件工具开发（概念性）： 介绍开发基于GTLM的天线仿真软件所需考虑的关键技术和模块，包括几何建模、材料属性输入、求解器实现、结果可视化等。 典型算例的详细仿真与验证： 选取具有代表性的多层结构天线设计案例，利用GTLM方法进行数值仿真，并与商业仿真软件（如HFSS, CST等）或实验测量结果进行对比验证。这些案例将覆盖不同层数、不同材料组合以及不同天线类型。 参数化扫描与优化： 利用GTLM仿真平台，进行参数化扫描，研究设计参数对天线性能的影响，为天线的设计优化提供指导。 本章旨在使读者了解如何将GTLM理论转化为可执行的工程分析工具。 第六章 广义传输线方法在电磁兼容性（EMC）分析中的应用 除了天线辐射特性，多层结构对电磁兼容性也至关重要。本章将探讨GTLM在EMC领域的应用潜力。 多层结构对信号完整性的影响： 分析PCB上的传输线在多层介质中的信号衰减、串扰和反射，并利用GTLM进行预测。 电磁干扰（EMI）预测： 分析多层结构下的互连线或内部电路产生的电磁辐射对外部设备的干扰，或外部电磁场对内部电路的耦合。 屏蔽效能分析： 在多层结构中，不同层对电磁波的屏蔽作用是复杂且非均匀的。GTLM可以用于分析金属层、介质层对电磁波的衰减和反射，从而评估整体屏蔽效能。 EMC设计指导： 利用GTLM的分析结果，为多层结构下的电路板设计、设备布局提供EMC优化建议，降低潜在的电磁兼容性问题。 本章将拓展GTLM的应用范围，展现其在解决复杂电磁问题中的多功能性。 第七章 结论与展望 本章总结本书的主要研究内容和贡献，并对GTLM方法的未来发展方向进行展望。 研究成果回顾： 再次强调GTLM方法在分析多层结构下天线远区辐射以及EMC问题上的有效性、精度和效率。 方法的局限性与改进方向： 客观分析GTLM目前存在的局限性，例如在处理非均匀介质、复杂曲面结构或极高频段时的挑战，并提出可能的改进方向。 未来研究方向： 展望GTLM在更广泛领域（如生物电磁学、等离子体物理、光子晶体等）的应用潜力，以及进一步发展更高级的GTLM模型和算法的可能性。 对相关领域研究的意义： 总结本书研究成果对天线工程、微波工程、电磁兼容性设计等领域可能产生的推动作用。 本书内容全面、深入，从理论推导到工程实现，再到实际应用，为读者提供了一个关于广义传输线方法在多层结构分析中的完整视角。通过学习本书，读者将能够深刻理解复杂介质环境对天线辐射特性的影响，并掌握一种强大的分析工具，为解决实际工程问题提供有力支持。

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