深空网大天线技术

深空网大天线技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:依姆布里亚尔
出品人:
页数:249
译者:李海涛
出版时间:2006-9
价格:77.00元
装帧:精裝本
isbn号码:9787302133070
丛书系列:JPL深空通信与导航丛书
图书标签:
  • 科学
  • 技术
  • 深空通信
  • 天线技术
  • 无线电工程
  • 信号处理
  • 电磁场与微波技术
  • 卫星通信
  • 雷达技术
  • 天线设计
  • 射频电路
  • 通信工程
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具体描述

本书追溯了NASA深空网(DSN)从1958年建立之初至今的天线发展历程,主要讨论了DSN天线和相关前端设备的射频设计和性能,介绍了在整个DSN发展历程中所引入的所有新设计和技术革新,还全面论述了所有用于设计和性能评估的分析和测量技术。

本书既是该领域新人的入门教程,也是业内专家的参考书。本书假设读者已经熟悉基本的工程和数学概念以及电磁学高级教程的基本内容。

本书的部分内容(在第2~6章中)最初写于1990年,本来作为Joseph H. Yuen的《深空远程通信系统工程》(Plenum出版公司 1983年出版)一书修订版的一章。然而,此次修订未能完成,其中的部分内容后来在其他的地方发表了。喷气推进实验室(JPL)的深空通信与导航系统精英中心成立后,决定出版涵盖JPL几十年深空探测期间发展的基本原理和实践活动的系列专著。由于在DSN天线实现的很多技术革新使得过去几十年中深空远程通信性能取得了显著提高,因此真正希望在详尽的参考文献中能包含这些贡献。

第2~6章最初涵盖了1990年以前DSN的天线。这些章已经进行了修改,增加了自1990年以来的内容,如在70m天线上增加X频段上行链路和Ka频段下行链路。第7~9章包括了20世纪90年代引入深空网的波束波导天线。第10章讨论了DSN未来可能的发展方向。第1章为最后所写,介绍了用于所有天线设计和分析的数学原理。第1章还包括波束波导天线设计和用于评估天线性能的测量技术部分。

本书的内容主要来自于JPL过去和现在的同事们的工作,他们支持了DSN天线的开发。在许多情况下,正文仅是概括,完整的内容参见每章后的参考文献。

《星际穿越与时空几何学导论》 内容简介 本书旨在为对宇宙学、天体物理学以及先进空间探索技术有浓厚兴趣的读者提供一个深入而全面的知识框架。我们不再关注具体的工程实现细节,而是将视野投向了驱动人类星际梦想的物理学基础和数学模型。 第一部分:时空的基本结构与广义相对论的基石 本部分将彻底剖析爱因斯坦的广义相对论,这是理解宏观宇宙结构和动态行为的理论核心。我们不会深入探讨工程图纸或特定天线阵列的设计,而是聚焦于时空本身的内在属性。 1.1 黎曼几何与微分流形基础 本章详细介绍了描述弯曲时空所需的数学工具。我们将从欧几里得几何出发,逐步过渡到非线性、非度量的黎曼几何。重点讲解度规张量(Metric Tensor)在定义时空距离和角度上的作用。探讨张量分析如何成为连接物质分布与时空曲率的桥梁。这部分内容着重于理论推导和概念的严谨性,而非任何工程应用的数学简化。 1.2 测地线方程与物质场 深入探讨测地线方程(Geodesics Equation)——描述自由落体粒子在弯曲时空中运动路径的微分方程。我们分析物质(能量-动量张量 $T_{mu u}$)如何通过爱因斯坦场方程(Einstein Field Equations)塑造时空几何。读者将理解,时空曲率的“信息”如何通过引力波的形式传播,而非关注如何用技术手段捕获这些微弱的信号。讨论了爱因斯坦方程的几种经典解,如史瓦西解(Schwarzschild Solution)及其对黑洞事件视界的描述。 1.3 引力时间膨胀与观测效应 本章分析了引力场如何影响时间的流逝。详细阐述了引力时间膨胀(Gravitational Time Dilation)的精确数学形式,解释了为什么在不同引力势阱中的时钟会以不同速率运行。这为后续探讨极端天体(如中子星和黑洞)的辐射光谱提供了理论基础,重点在于物理效应的量化,而非任何地面或空间接收器的校准过程。 第二部分:宇宙学模型与大尺度结构 本部分将探索宇宙的起源、演化及其整体的几何形态,从宇宙学的宏大尺度进行审视。 2.1 弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克(FLRW)度规 详细介绍标准宇宙学模型所依赖的FLRW度规。分析该度规中包含的尺度因子 $a(t)$,以及它如何描述宇宙的膨胀或收缩。讨论了宇宙学原理(宇宙在空间和时间上的均匀性与各向同性假设)的物理意义及其在建立可观测宇宙模型中的关键作用。 2.2 物质、辐射与暗能量主导的时期 系统梳理宇宙历史中不同成分(普通物质、暗物质、辐射和暗能量)的密度演化方程。通过求解这些演化方程,推导出宇宙的年龄、哈勃常数与密度参数之间的关系。重点在于对暗能量本质的理论探讨,例如它是否可以被解释为具有负压力的真空能(宇宙学常数)。 2.3 宇宙微波背景辐射的物理起源 不讨论探测技术,而是专注于宇宙微波背景(CMB)辐射的物理起源——光子与早期等离子体复合(Recombination)的精确时刻。分析光子从热平衡态脱耦(Decoupling)时的物理过程,以及温度涨落(Anisotropies)的量子场论起源,例如密度扰动如何演化成我们今天观测到的温度差异。 第三部分:极端天体物理与引力波天文学的理论前沿 这一部分将目光聚焦于宇宙中最剧烈、最引人注目的物理现象及其产生的时空涟漪。 3.1 相对论性致密天体:黑洞与中子星的内部结构 深入探讨基普索尔(Kerr)和史瓦西黑洞的物理性质,包括奇点、事件视界和能层(Ergosphere)的拓扑结构。对于中子星,我们将分析其状态方程(Equation of State, EoS)的理论不确定性,以及不同EoS如何影响其最大质量和半径的极限。这部分的讨论完全基于理论建模,不涉及任何观测仪器对这些天体的成像或信号接收。 3.2 极端事件的动力学:双星并合与喷流 研究双黑洞或黑洞-中子星系统在最终并合前后的复杂动力学过程。运用数值相对论模拟的输出结果,探讨引力辐射的波形特征与系统参数(如自旋和质量比)之间的内在联系。解析这些事件中能量耗散和磁场重联的理论机制,而不是讨论如何设计一个干涉仪来捕捉这些信号。 3.3 引力波的传播与时空涟漪的几何效应 从理论上解释引力波的本质是时空曲率的线性扰动。分析引力波如何通过拉伸和挤压其传播路径上的空间间隔来产生可探测的效应。着重于波形的傅里叶分解和从波形参数反演源头物理量(如最终黑洞质量)的理论框架,完全脱离对地面或空间干涉仪的结构和噪声分析。 第四部分:曲速驱动与虫洞的理论可行性探讨 本部分进入科幻与前沿理论物理的交叉地带,探讨在广义相对论框架内实现超光速旅行在理论上是否可能。 4.1 负能量密度与“奇异物质”的需求 详细分析曲速驱动(Alcubierre Drive)和虫洞(Wormholes)解所需的物理条件。核心在于理解如何通过引入具有负能量密度的“奇异物质”(Exotic Matter)来弯曲时空以实现超光速的有效传播。讨论朗道-芝之夫(Landau-Lifshitz)对能量条件(Energy Conditions)的严格定义,并剖析这些条件如何严格限制了曲率的构造方式。 4.2 虫洞的拓扑与穿越性分析 比较爱德华兹-索恩(Morris-Thorne)虫洞模型与其他更具理论约束的虫洞解。分析穿越虫洞的理论要求,包括其喉部(Throat)的稳定性和维持开放所需的最小负能量量级。本章聚焦于拓扑学在描述时空连通性上的作用,而非任何实际的物质或能量传输技术。 4.3 理论瓶颈:量子引力与因果律的挑战 讨论现有理论在处理曲速场和虫洞时遇到的根本性问题,例如对因果律(Causality)的潜在破坏。简要介绍量子场论在弯曲时空中的初步结果,探讨在尝试构建这些理论结构时,必须面对的量子引力效应的不可避免性。 本书完全致力于理论物理学和数学模型的严谨构建,为读者提供一个理解我们宇宙的深层物理规律和宏大结构的高级视角。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《深空网大天线技术》这本书,对我而言,与其说是一本技术读物,不如说是一扇通往未知世界的窗口。作为一个对宇宙奥秘充满好奇的普通读者,我总是渴望了解那些支撑着人类太空探索事业的基石。这本书恰恰满足了我的这份渴望。作者以一种循序渐进的方式,从天线的基本原理讲起,逐步深入到适用于深空通信的各种先进技术。我印象最深刻的是关于定向天线和高增益天线的设计部分,这些章节详细阐述了如何在一个充满噪声的宇宙环境中,精确地捕捉到来自数十亿公里之外的微弱信号。那些关于波束控制、频率选择、以及如何减少信号衰减的论述,让我对天线工程师的工作有了全新的认识。他们不仅仅是制造机械设备,更是利用物理学的精妙原理,将人类的耳朵延伸至宇宙的每一个角落。书中对不同类型深空天线(如抛物面天线、喇叭天线等)的优缺点分析,以及在不同任务场景下的应用考量,也让我大开眼界。我尤其被那些关于“相位阵列天线”和“自适应天线”的讨论所吸引,这些技术听起来就充满了未来感,它们能够实时调整天线的指向和性能,以应对不断变化的通信需求。在阅读过程中,我时常会联想到那些正在太空执行任务的探测器,比如“旅行者”号,它们发回的信号跨越了漫长的时空距离,承载着人类的好奇与探索精神。这本书让我明白,正是这些隐藏在幕后的庞大天线系统,才使得这一切成为可能。它不仅仅是技术,更是一种连接,一种将我们的目光和声音传递到遥远星辰的桥梁。

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《深空网大天线技术》这本书,对我而言,是一次开启知识大门的体验。我对宇宙的兴趣由来已久,但总觉得许多技术细节深不可测。这本书以其深入浅出的讲解,让我得以窥探深空通信的奥秘。作者从最基础的天线理论讲起,层层递进,最终触及到最前沿的深空网络技术。我特别被书中关于“频率规划”和“信号带宽”的章节所吸引。在浩瀚的宇宙中,能够有效地利用有限的频谱资源,进行高效的通信,这本身就是一项巨大的挑战。我了解到,科学家们需要精心规划每一个探测器的通信频率,以避免相互干扰,并确保信号的清晰度和可靠性。书中对“噪声温度”和“系统增益”等关键参数的分析,也让我对天线系统的性能有了更深入的理解。我惊叹于,为了捕捉到那些几乎可以忽略不计的信号,地球上的地面站需要拥有如此高的灵敏度,并且要尽可能地降低自身产生的噪声。我被书中关于“定向搜索”和“信号捕获”技术的讨论所打动,这不仅仅是技术,更是耐心和精密的计算。我开始想象,当一个新的探测器进入太空,科研人员需要如何精确地锁定它的位置,并与之建立起稳定的通信链路。这本书让我认识到,深空通信并非易事,它需要集结人类最顶尖的智慧和技术,而庞大的天线系统,正是这一切的基石。它们是连接地球与宇宙的无形之手,传递着我们对未知世界的探索。

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《深空网大天线技术》这本书,对我来说,是一次对工程智慧的深度探寻。我对太空探索的各个方面都充满兴趣,而这本书则为我揭示了其中一个至关重要的环节——如何“听见”遥远的宇宙。作者以一种系统性的方式,梳理了深空通信天线技术的发展脉络和核心原理。我被书中关于“天线罩设计”和“环境适应性”的章节所深深吸引。这些部分详细介绍了如何在太空的极端环境中,保护天线免受辐射、温度变化以及微流星体撞击的影响,同时又不削弱其通信性能。我了解到,为了确保天线能够长时间稳定工作,工程师们需要进行大量的仿真和测试。书中对“自适应波束跟踪”和“多用户接入”技术的讨论,也让我对未来的深空网络充满了期待。我惊叹于,那些部署在地球上的庞大射电望远镜,它们不仅是科研工具,更是人类与宇宙沟通的桥梁。我被书中关于“低仰角跟踪”和“大气影响补偿”的论述所打动,这让我对天线工作所面临的实际挑战有了更深的认识。我开始思考,每一次从太阳系边缘发出的微弱信号,都经过了何等精密的计算和何等的严谨处理。这本书让我体会到,深空通信天线技术,是一门融合了物理学、工程学和计算机科学的综合性学科。

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《深空网大天线技术》这本书,对我而言,是一次对科技魅力的深刻体验。我一直以来都对宇宙抱有无限的好奇,而这本书则将我带入了那个充满挑战和创新的技术世界。作者以其深厚的专业知识和清晰的语言,将深空通信天线设计的方方面面娓娓道来。我特别着迷于书中关于“近场测量”和“远场辐射特性”的分析。这些章节详细阐述了如何评估和优化天线的性能,以确保它能够在复杂的宇宙环境中高效工作。我了解到,天线的每一个细微的调整,都可能对信号的接收和传输产生巨大的影响。书中对“多频段天线”和“宽带天线”的研究,也让我看到了技术发展的方向,即如何在一个天线上实现更广泛的通信能力。我惊叹于,那些建造在偏远地区的巨大天线阵列,它们如同地球上的“巨耳”,捕捉着来自宇宙深处的微弱回响。我被书中关于“稳定性”和“可靠性”的论述所吸引,在极端条件下,天线必须能够持续稳定地工作,才能保证通信的连续性。我开始思考,每一项深空探测任务的成功,都离不开这些默默奉献的“耳朵”的支撑。它们是人类探索宇宙的忠实伙伴,承载着我们对未知世界的求索。

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《深空网大天线技术》这本书,我拿到手的那一刻,就被它沉甸甸的质感和封面上那幅深邃的宇宙星图所吸引。我一直对太空探索充满着好奇,总想着有一天人类能够真正地触碰到遥远的星辰。虽然我本身并非航天工程师,但对其中的原理和技术有着浓厚的兴趣。在翻阅这本书的过程中,我惊叹于作者如何将如此复杂且尖端的技术,以一种相对易于理解的方式呈现出来。它不仅仅是一本技术手册,更像是一次穿越宇宙的知识旅程。我尤其着迷于其中关于“深空网”的概念,想象着一个由无数天线组成的巨大网络,能够捕捉到来自宇宙深处那微弱却珍贵的信号。这种将人类的智慧延伸至如此遥远边界的壮举,本身就充满了诗意。我被那些关于天线设计、信号处理、以及如何克服宇宙环境中各种干扰的章节深深吸引。那些详实的图表和精密的计算,虽然我无法完全消化,却能感受到其中蕴含的严谨和智慧。我开始思考,每一次成功的深空探测任务背后,都凝聚着多少工程师夜以继日的付出和无数次的尝试。这本书让我对那些在地球上默默工作的科技人员充满了敬意,他们是真正的“太空之眼”。从月球探测器到火星漫游车,再到更遥远的行星际探测器,它们发回的每一张照片,每一个数据,都离不开这些庞大而精密的天线系统的支持。这本书的出现,让我仿佛窥见了连接地球与宇宙的无形纽带,也让我对未来的太空探索充满了更深的期待。我甚至开始想象,未来我们能够通过这些“耳朵”,听到来自其他文明的问候。

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《深空网大天线技术》这本书,对我而言,是一次令人大开眼界的知识之旅。我对太空探索总是抱有浓厚的兴趣,而这本书则将我带入了这场宏大的探索背后最核心的技术领域之一。作者以严谨的学术态度和清晰的逻辑,将深空通信天线技术的复杂性一一展现。我被书中关于“天线馈电网络”和“波束形成技术”的详细论述所深深吸引。这些章节揭示了如何将微弱的信号能量有效地聚集起来,并将其精确地指向目标。我了解到,为了实现高增益和高指向精度,天线的设计需要考虑诸多因素,包括材料选择、结构优化以及精确的加工制造。书中对“相控阵天线”的应用分析,更是让我看到了未来深空通信的可能性,通过电子扫描技术,可以快速地改变天线的指向,实现对多个目标的同步跟踪。我惊叹于,那些在地球上矗立的巨大天线,它们不仅仅是接收器,更是能够“聆听”宇宙深处声音的精密仪器。我被书中关于“链路预算”和“误码率”的讨论所吸引,这让我对通信的可靠性和效率有了更直观的认识。我开始思考,每一次成功从火星传回的图像,都凝聚了多少工程师对天线性能的极致追求。这本书让我深刻体会到,正是这些庞大而精密的“耳朵”,构成了我们连接宇宙的生命线。它们是地球智慧的延伸,承载着我们对星辰大海的向往。

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《深空网大天线技术》这本书,对我而言,是一次对科技边界的深度思考。我一直以来都对人类如何探索宇宙充满好奇,而这本书则将我引向了这项伟大事业中一个不容忽视的环节——深空通信天线。作者以一种极具条理性的方式,将复杂的天线技术变得相对易于理解。我特别被书中关于“天线校准”和“指向误差分析”的章节所吸引。这些部分详细解释了如何确保天线能够精确地指向预定的目标,即使目标在不断移动。我了解到,即使是微小的指向偏差,也可能导致信号的严重衰减,甚至完全丢失。书中对“毫米波通信”和“太赫兹通信”的探讨,也让我看到了未来深空通信技术的发展方向,即利用更高的频率来传输更海量的数据。我惊叹于,那些耸立在地球上的巨大天线,它们不仅仅是接收器,更是人类好奇心和探索精神的象征。我被书中关于“低噪声放大器”和“功放设计”的论述所打动,这让我对信号的增强和有效传输有了更深的理解。我开始思考,每一次从遥远星球传回的科学数据,背后都凝聚着天线工程师们多少次的优化和努力。这本书让我认识到,深空通信天线技术,是连接地球与宇宙的关键技术,是人类探索未知世界的重要支撑。

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《深空网大天线技术》这本书,对我来说,是一次意外的惊喜。我最初是被它庞大的书名所吸引,总觉得如此专业的技术书籍,离我的生活似乎很遥远。然而,当我真正翻开它,却被书中展现的智慧和工程的魅力所折服。作者并没有将技术描述得晦涩难懂,而是用一种清晰、逻辑性强的语言,引导读者一步步走进深空通信的世界。我尤其着迷于书中关于“深空探测器的通信链路设计”这一部分,它详细介绍了从探测器发射信号,经过茫茫宇宙,最终被地球上的天线接收所经历的每一个环节。那些关于信号调制、编码、解调的原理,以及如何克服多普勒效应、路径损耗、和背景噪声的策略,都让我对通信科学的严谨性和复杂性有了深刻的理解。我被那些关于“深空地面站”的介绍所吸引,它们庞大的碟形天线,就像是地球伸向宇宙的触角,接收着来自遥远角落的低语。我了解到,这些天线的尺寸和精度,以及它们精确指向宇宙中某个特定点位的能力,都是经过无数次计算和实验才能达到的。书中对“阵列天线”和“馈源设计”的深入探讨,也让我对天线内部的精妙结构有了初步的认识。我开始想象,这些天线不仅仅是接收信号的工具,它们本身就是一件件艺术品,是人类智慧的结晶。这本书让我认识到,每一次成功的深空探测,都离不开这些庞大而精密的“耳朵”的默默工作。它们是连接地球与宇宙的桥梁,承载着我们对未知的探索和对宇宙的好奇。

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《深空网大天线技术》这本书,对我来说,是一次对工程细节的精妙洞察。我一直对太空探索充满了热情,而这本书则将我带入了这项事业背后精密而庞大的技术体系。作者以一种高度系统化的方式,梳理了深空通信天线技术的方方面面,从基础原理到前沿应用。我被书中关于“天线罩材料选择”和“结构力学分析”的章节所深深吸引。这些部分详细解释了如何在保证天线良好电气性能的同时,使其能够承受太空环境的严酷考验。我了解到,材料的选择和结构的设计,都必须经过严格的计算和验证。书中对“智能天线”和“分布式天线系统”的探讨,也让我看到了深空通信网络未来的发展趋势,即更加灵活和高效的通信方式。我惊叹于,那些默默工作的地球地面站天线,它们如同一双双永不疲倦的眼睛,注视着宇宙的每一个角落。我被书中关于“信号抖动”和“相位噪声”的论述所打动,这让我对通信的稳定性和准确性有了更深刻的理解。我开始思考,每一次与火星探测器的通信,都经过了何等复杂而精密的校准过程。这本书让我体会到,深空通信天线技术,是一门追求极致精确和可靠性的艺术,是人类探索宇宙的无声力量。

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《深空网大天线技术》这本书,对我来说,是一次对科技前沿的深度探索。我一直对太空充满了敬畏,也对那些支撑人类探索宇宙的技术感到好奇。这本书恰好满足了我的这份好奇心。作者以一种非常系统的方式,阐述了深空通信所涉及的方方面面,从天线的基本物理原理,到在极端宇宙环境下工作的各种挑战,再到先进的信号处理技术。我尤其喜欢书中关于“信噪比优化”和“抗干扰技术”的章节,这些部分详细介绍了工程师们如何巧妙地设计天线和通信协议,以确保在信号极其微弱且充满干扰的情况下,仍然能够可靠地传输数据。我了解到,为了捕捉到那些来自遥远行星探测器的微弱信号,地球上的天线需要具备惊人的灵敏度和指向精度。那些关于“万米级射电望远镜”和“定向天线阵列”的描述,让我对人类的工程能力有了更直观的认识。我被书中关于“多路径效应”和“瑞利衰落”等通信障碍的讲解所吸引,也惊叹于工程师们如何通过先进的算法和硬件设计来克服这些挑战。这本书让我深刻体会到,每一次成功的深空探测任务,都是一个复杂而精密的系统工程,而天线系统正是这个系统中最关键的组成部分之一。我开始思考,这些在地球上默默工作的庞大天线,究竟承载了多少人类的希望和梦想。它们是连接地球与宇宙的沉默的使者,传递着我们对遥远世界的探索和认知。

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