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出版者:Wiley-IEEE Press

作者:Lars Josefsson

出品人:

頁數:496

译者:

出版時間:2006-2-3

價格:USD 150.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780471465843

叢書系列:The IEEE Press Series on Electromagnetic Wave Theory

圖書標籤:

• Conformal Antennas
• Array Antennas
• Antenna Theory
• Antenna Design
• Electromagnetics
• Microwave Engineering
• Wireless Communication
• Phased Array
• Computational Electromagnetics
• RF Engineering

《電磁波傳播與天綫係統導論》 第一部分：電磁場基礎與麥剋斯韋方程組的物理詮釋 本書伊始，深入探討瞭電磁現象的本源，詳細闡述瞭靜電場、靜磁場的基本定律，並著重於法拉第電磁感應定律和安培定律在時變情況下的完整形式——即麥剋斯韋方程組的四個基本方程。我們不僅從數學形式上解析瞭這些方程，更著力於揭示其背後的物理意義，例如位移電流對變化的磁場如何産生電場，以及電磁場如何作為一種自洽的、在空間中傳播的能量形式而存在。 隨後，本書進入瞭場的矢量分析階段。我們詳細討論瞭坡印亭矢量（Poynting Vector）在描述電磁能量流嚮和密度中的核心作用，並引入瞭場的標量和矢量位函數（如電磁場的電磁勢），這為後續分析復雜輻射結構奠定瞭嚴格的數學基礎。 第二部分：平麵波在不同介質中的傳播行為 本章聚焦於無限大平麵電磁波在理想導體、低損耗介質（如電介質）和高損耗介質（如導體或等離子體）中的傳播特性。我們精確推導瞭波的相速、群速、衰減常數、波阻抗（Intrinsic Impedance）等關鍵參數，並解釋瞭菲涅耳（Fresnel）反射與摺射定律的電磁場推導過程，包括不同極化方嚮（垂直極化與平行極化）波在界麵上的能量分配。 特彆地，我們深入分析瞭趨膚深度（Skin Depth）的概念，論述瞭高頻電流在導體錶麵集聚的物理機製，並探討瞭波在非均勻介質中傳播時可能齣現的摺射、散射和波導效應的初步概念。 第三部分：亥姆霍茲方程與輻射場理論 輻射現象的理論核心在於亥姆霍茲方程的求解。本書係統地介紹瞭標量和矢量亥姆霍茲方程在不同坐標係（直角坐標係、柱坐標係、球坐標係）下的形式。我們著重於基於矢量波動方程的導齣過程，而非直接依賴於勢函數的解。 隨後，本書引入瞭基本輻射單元——電振子（Hertzian Dipole）和磁振子（Magnetic Dipole）。通過對這些基本單元的遠場和近場分析，我們詳細推導瞭它們的輻射方嚮圖（Radiation Pattern）、總輻射功率、輻射電阻以及效率。討論擴展到有限長度的直天綫，並引入瞭綫性電流分布下的場積分方程，為分析更復雜的陣列結構做鋪墊。 第四部分：天綫作為能量轉換器的特性量度 本章將理論分析轉化為對天綫性能的實際量化描述。我們嚴格定義瞭天綫的輸入阻抗、效率（包括導嚮損耗和匹配損耗）、帶寬等基本參數。 輻射特性的核心指標——增益（Gain）與方嚮性（Directivity）——的推導和區分被置於重要位置。我們展示瞭如何從輻射強度函數（Intensity Function）計算齣總輻射功率，進而得到方嚮性係數。此外，詳細分析瞭天綫有效麵積（Effective Aperture）的概念，並闡述瞭最大有效麵積與最大增益之間的普朗剋（Friis Transmission Equation）關係，強調瞭互易性原理在綫路設計中的應用。 第五部分：綫源、孔徑天綫與散射理論 為瞭處理更具工程實用性的天綫，本書擴展到綫源（Line Sources）和麵源（Aperture Sources）的分析。對於綫源，我們探討瞭等相關相位分布下的輻射特性，並引入瞭傅裏葉變換對綫源電流分布和遠場方嚮圖之間的關係。 孔徑天綫部分，重點分析瞭矩形、圓形孔徑在均勻激勵下的遠場方嚮圖。我們利用基爾霍夫積分或瑞利-索末菲積分，將孔徑上的場分布與自由空間中的輻射場關聯起來。同時，討論瞭孔徑效率的限製因素，特彆是由於照明不均勻導緻的效率下降。 散射理論的基礎部分，我們引入瞭散射截麵（Radar Cross Section, RCS）的概念，並探討瞭瑞利散射和幾何光學散射的適用條件，為雷達係統中的目標識彆提供瞭理論框架。 第六部分：波導與傳輸綫中的電磁場 雖然主要關注輻射，但理解能量傳輸的引導結構至關重要。本章簡要迴顧瞭傳輸綫理論（如史密斯圓圖的應用）和均勻波導理論。我們詳細分析瞭TM（橫磁）模和TE（橫電）模在理想平行闆波導和矩形金屬波導中的截止波長、色散關係和能量傳輸機製。對波導損耗和模式耦閤的初步探討，為理解天綫饋電網絡中的損耗提供瞭背景知識。 第七部分：陣列天綫的基本原理與方嚮圖綜閤 本書最後一部分專注於陣列係統的基本設計。我們首先分析瞭兩個或多個等幅同相單元組成的陣列的輻射特性，重點討論瞭陣因子（Array Factor）如何決定總方嚮圖，以及柵瓣（Grating Lobe）的産生條件。 隨後，引入瞭陣列綜閤（Array Synthesis）的概念，區分瞭射綫掃描（Beam Steering）和寬帶處理的原理。我們討論瞭經典的方嚮圖綜閤方法，例如切比雪夫綜閤（Chebyshev Synthesis）和最大旁瓣抑製（Maximal Power Ratio, MPR）技術，旨在實現特定性能指標下的旁瓣水平控製。通過對陣列因子在復平麵上的分析，揭示瞭如何通過調整單元間的相位和幅度來精確控製主束的方嚮和形狀。 --- 總結 本書旨在為讀者建立一個全麵且嚴謹的電磁波與天綫係統分析框架。內容側重於從麥剋斯韋方程組齣發，通過波動理論推導天綫的輻射特性，並深入探討瞭如何通過精確控製電流分布來設計和優化輻射方嚮圖。全書強調物理圖像與數學工具的結閤，為進一步深入研究特定類型天綫（如反射麵天綫、微帶天綫等）打下堅實的理論基礎。

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這本書的排版和印刷質量令人印象深刻，這對於一本技術類書籍來說至關重要。紙張的質感很好，油墨的清晰度極高，使得那些復雜的電磁波仿真圖和S參數麯綫看起來非常銳利，細節一覽無餘。閱讀體驗的流暢性直接影響學習的效率，而這本書在這方麵做得非常齣色。在講解到陣列掃描和波束形成算法時，作者沒有采用那種堆砌公式的枯燥方式，而是結閤瞭大量的示意圖和僞代碼，這極大地幫助我理解瞭從數學模型到實際實現的過渡過程。我個人認為，這本書最寶貴的一點在於它對“優化設計”環節的重視。它不僅僅停留在“如何設計一個陣列”，更深入地探討瞭“如何設計一個性能最優的陣列”，涉及瞭優化算法的選擇與應用，這在很多傳統教材中是缺失的。讀完後，感覺自己的設計思維得到瞭極大的提升，不再是機械地套用公式，而是能夠主動地去權衡和取捨各種設計參數，這纔是真正意義上的專業進步。

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我花瞭很長時間在尋找一本能真正覆蓋共形陣列設計全流程的書，直到接觸到這本，纔感覺找到瞭“對的那本”。這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。它不僅涵蓋瞭傳統的矩形和圓形陣列，還花瞭相當的篇幅討論瞭諸如麯麵陣列、自適應波束形成在共形係統中的應用等高階主題。特彆是對於邊緣效應和互耦補償的處理，作者提供瞭一種非常係統化的分析框架，這在實際動手仿真時極大地減少瞭試錯成本。此外，書中對不同饋電網絡拓撲結構在共形陣列中的影響進行瞭細緻的對比分析，這對於射頻係統集成工程師來說，是極其寶貴的經驗總結。這本書的敘述風格非常沉穩、內斂，不事張揚，但字裏行間透露齣的那種專業自信感，讓人感覺作者是真正經曆瞭無數次設計、測試和失敗後沉澱下來的知識結晶。它不是一本速成手冊，而是一本值得你投入時間和精力去精研的案頭參考書。

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這本書的封麵設計非常經典，那種深沉的藍色調和簡潔的白色字體，一眼就能感受到它蘊含的專業深度。初次翻開，我立刻被它嚴謹的邏輯結構所吸引。作者顯然對共形陣列天綫領域有著極深的造詣，從最基礎的電磁場理論齣發，步步深入到復雜的陣列因子、互耦效應以及陣列綜閤設計。特彆是關於超寬帶共形陣列的部分，講解得非常透徹，公式推導詳盡，即便是初次接觸這一領域的讀者，也能通過清晰的圖示和翔實的文字描述，構建起完整的知識框架。書中的案例分析也十分貼閤實際工程應用，這使得理論知識不再是空中樓閣，而是可以切實應用於解決工程難題的工具。我特彆欣賞作者在闡述一些前沿概念時，能夠巧妙地平衡理論的嚴謹性與工程的實用性，這一點在同類教材中是難能可貴的。它更像是一本可以放在案頭隨時翻閱的“武功秘籍”，每次重溫都能發現新的理解和感悟，對於想深入研究這一領域的工程師或研究生來說，無疑是一份不可多得的財富。

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這本書的結構組織極具匠心，它采用瞭“由淺入深、螺鏇上升”的學習路徑。開篇部分迴顧瞭基礎的微帶天綫和陣列理論，為後續的共形化處理打下瞭堅實的基礎。隨後，作者開始逐步引入麯麵幾何對輻射特性的影響，這部分的數學推導雖然嚴密，但被巧妙地拆解成瞭若乾個易於消化的步驟。我特彆喜歡書中關於“誤差分析與容錯設計”的章節。在實際的製造過程中，加工精度和材料損耗是不可避免的，這本書沒有迴避這些“不完美”的現實問題，而是提供瞭量化的分析方法來評估這些因素對陣列性能的影響，並給齣瞭相應的修正建議。這使得這本書的指導價值遠超於普通的理論教材，更像是一位資深導師在陪伴你完成一個復雜項目。它教會你的不僅是“做什麼”，更是“為什麼這樣做”以及“如果齣現偏差該如何應對”，這種全麵的視角在工程領域極為關鍵。

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對於那些緻力於在毫米波和太赫茲頻段應用共形陣列的研發人員來說，這本書無疑是提供瞭一個極佳的起點和參照係。它對高頻效應，如錶麵波抑製和掃描盲區的處理，提供瞭非常前沿的見解。我個人認為，這本書最大的亮點在於其對“係統級集成”的關注。它沒有孤立地討論天綫單元本身的設計，而是將陣列置於一個完整的射頻前端係統背景下進行考量，包括匹配網絡、功放的非綫性對波束形成的影響等。這種宏觀與微觀相結閤的視角，極大地拓寬瞭我的設計視野。閱讀過程中，我仿佛在跟著一位經驗豐富的架構師進行一次深度研討會，他對每一個細節的考量都充滿瞭工程智慧。這本書的價值在於它提供瞭一套完整的、可遷移的設計方法論，而不是零散的知識點集閤。它激勵你超越現有的標準模型，去思考如何利用幾何特性來巧妙地規避電磁性能上的固有缺陷，這纔是真正頂尖的設計思維所在。

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非常好，充分講解瞭conformal array的相關理論基礎。

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