Basic Principles of Fresnel Antenna Arrays pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Minin, Igor V./ Minin, Oleg V.

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:

价格:1126.00 元

装帧:

isbn号码:9783540795582

丛书系列:

图书标签:

• 天线阵列
• 菲涅尔透镜
• 电磁场
• 微波技术
• 天线设计
• 信号处理
• 无线通信
• 数值计算
• 工程应用
• 阵列理论

散射与波导中的电磁场理论：从麦克斯韦方程组到实际应用 本书聚焦于电磁场理论在复杂介质和结构中的应用，旨在为读者提供一套严谨且实用的分析框架。我们不涉及菲涅尔波带天线阵列的具体设计与优化，而是深入探讨电磁波在非均匀介质、有限尺寸结构以及耦合系统中的传播、散射与辐射特性。 第一部分：麦克斯韦方程组的深化理解与求解技巧 本书的基石在于对麦克斯韦方程组的系统性重述及其在不同边界条件下的求解方法。我们从最基本的矢量微积分出发，对法拉第电磁感应定律、安培-麦克斯韦定律、高斯定律（电场和磁场）进行深入的数学阐释。 1. 波动方程的推导与自由空间传播： 我们将详细推导电磁波的波动方程，并分析其在理想真空（无源、无损、各向同性）中的平面波解。重点讨论波的极化状态，包括线极化、圆极化和椭圆极化，并引入琼斯矩阵和史托克斯参数，用以精确描述任意偏振态的演化。 2. 边界条件与反射/折射定律的微观基础： 在介绍理想导体、完美电导体（PEC）和完美磁导体（PMC）的边界条件后，我们转向更具挑战性的电介质界面。详细推导斯涅尔定律（Snell’s Law）和菲涅尔反射/透射系数的严格推导过程，探讨波在两种不同介质交界面上的能量分配，并引入爱伦格-拜勒（Fresnel-Drude）模型来描述低损耗介质的响应。 3. 亥姆霍兹方程与格林函数方法： 对于稳态和准静态问题，本书侧重于亥姆霍兹方程的求解。格林函数作为解决不均匀介质中辐射和散射问题的核心工具，将进行详尽的介绍。我们将构建二维和三维空间中的自由空间格林函数，并讨论如何通过格林函数的积分形式来表征由源项（如电流密度）激发的电磁场分布。 第二部分：导波理论与结构中的电磁场行为 本部分将分析电磁波在受限结构（如波导和腔体）中的传播模式，这是理解微波和射频器件特性的基础。 1. 传输线理论的电磁学基础： 从集总元件模型过渡到分布元件模型，详细分析TEM波在平行板、同轴线和微带线中的传输特性。着重讨论色散现象，并引入特性阻抗、传播常数和电压驻波比（VSWR）的严格定义。 2. 矩形和圆柱形金属波导的模式分析： 系统分析在刚性边界条件下的本征模式（Eigenmodes）。对于矩形波导，我们将详细推导 $ ext{TE}_m,n$ 和 $ ext{TM}_m,n$ 模式的截止频率、场分布和群速度，并讨论何为“主模”（Dominant Mode）。对于圆柱形波导，则侧重于 $ ext{TE}_{1,1}$ 和 $ ext{TM}_{0,1}$ 模式。讨论波导的模式净化（Mode Purity）与模式转换问题。 3. 腔体谐振器的模态分析： 将波导分析的原理扩展到封闭的金属腔体。分析矩形、圆柱形及球形腔体的本征频率和对应的驻波场分布。引入品质因数（Q-factor）的概念，并讨论其与损耗机制（导体损耗和介质损耗）的关系。 第三部分：散射理论与数值方法导论 本部分将侧重于当电磁波遇到复杂几何体时的散射问题，并介绍求解此类问题的现代数值工具。 1. 散射理论的基本概念： 引入远场和近场散射的概念。定义雷达散射截面（RCS）和散射体的远场远场辐射方向图。讨论由小目标（Rayleigh散射）和大尺寸目标（几何光学近似）的散射特性差异。 2. 瑞利、米氏和衍射理论的适用范围： 米氏散射（Mie Scattering）： 针对球形颗粒，详细推导贝塞尔函数和诺伊曼函数在求解球坐标系下电磁场问题中的应用，分析散射场与粒子尺寸参数 $alpha$ 的关系。 几何光学与衍射： 讨论当尺寸远大于波长时，几何光学（GO）的局限性，并引入衍射修正理论，如等效绕射理论（UTD），来描述波在尖锐边缘处的绕射现象。 3. 边界积分方程与数值求解框架： 介绍电磁散射问题通常转化为边界积分方程（Boundary Integral Equations, BIEs）的数学过程，例如电磁场积分方程（EFIE）和磁场积分方程（MFIE）。 矩量法（Method of Moments, MoM）概述： 详细阐述MoM的基本原理，即如何通过选择基函数（Basis Functions）和检验函数（Test Functions）将连续的积分方程离散化为线性代数方程组。讨论其在处理二维散射问题和全波三维导体问题中的优势与限制。 有限元法（Finite Element Method, FEM）在散射分析中的应用： 简要介绍如何将PDE（偏微分方程）在求解区域内进行剖分，并讨论其在处理复杂几何形状和非均匀介质（如梯度折射率材料）时的灵活性。 本书旨在提供一个从基础麦克斯韦方程到高级散射分析的完整知识链条，重点在于理论推导的严谨性以及对电磁现象内在物理机制的深刻理解，为工程师和研究人员在电磁兼容性、无源器件设计和电磁成像等领域提供坚实的理论基础。

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