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电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验 著

图书标签:

• 天线
• 射频能量收集
• 无线能量传输
• 天线设计
• 电磁兼容性
• 微波技术
• 无线通信
• 射频电路
• 能量收集
• 天线理论

店铺： 黄金屋图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118114782

商品编码：29780217296

包装：平装

出版时间：2017-12-01

基本信息

书名：天线:射频电能的收集器与中转站

定价：48.00元

作者：电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验

出版社：国防工业出版社

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787118114782

字数：134000

页码：101

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《天线：射频电能的收集器与中转站》从电磁环境效应产生的角度出发，对天线的历史、发展和基础理论进行了较全面和深入地梳理，对典型天线及其基本用途进行介绍。从电磁波的发现与应用、天线的产生及发展、天线基础理论、天线测量，以及典型天线的介绍及应用等几个方面，系统地介绍了天线相关的基础问题。
　　《天线：射频电能的收集器与中转站》是电磁环境效应科普读物系列之一，主要是关于天线基础知识的介绍和总结，适合高等院校电子信息工程专业、从事电磁环境效应相关领域研究工作的人员以及初、高级中学电子信息技术爱好者阅读使用，也可作为电子信息工程、通信、雷达等相关专业的辅导和教学参考用书。

目录

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作者介绍

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电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室（CEMEE国家重点实验室），于2012年10月获国家科技部批准正式立项，依托中国洛阳电子装备试验中心，联合国防科技大学电子科学与工程学院共同建设。实验室充分发挥国家科研平台的优势，利用依托单位雄厚的技术资源，以及人才培养、开放交流等方面的便利条件，汇聚优势研究力量，面向国家建设、社会发展的重大需求，紧密围绕电子信息系统复杂电磁环境效应的基础性、前沿性课题，以雷达、通信等领域典型电子信息系统为主要研究对象，开展复杂电磁环境综合动态特性、电磁环境对电子信息系统综合效应机理及电子信息系统效能评估理论方法等基础性研究，进行复杂电磁环境模拟、电子信息系统效能评估试验等应用基础研究和基础性工作。实验室将紧跟电子信息系统发展需求，不断形成、完善相关的理论与方法体系，努力打造具有国际水平的综合性科研平台，为提升我国在高性能电子信息系统领域的科技创新和关键技术攻关能力，增强核心竞争力奠定坚实基础。

文摘

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序言

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章 天线的历史及发展
1．1 电磁波的发现与应用
1．2 天线的发展
参考文献

第2章 天线基础
2．1 基本原理
2．2 发射天线的性能参数
2．2．1 方向函数
2．2．2 方向图
2．2．3 方向图参数
2．2．4 方向系数
2．2．5 天线效率
2．2．6 增益系数
2．2．7 天线的极化
2．2．8 输入阻抗与辐射阻抗
2．2．9 频带宽度
2．3 互易定理与接收天线参数
2．3．1 互易定理
2．3．2 有效接收面积
2．3．3 等效噪声温度
2．4 特殊性能指标
2．4．1 线天线专有性能指标
2．4．2 口径天线专有性能指标
2．4．3 反射器天线专有性能指标
2．4．4 阵列天线专有性能指标
2．4．5 谐振天线专有性能指标
2．5 天线分类
2．5．1 按分析方法分类
2．5．2 按使用波段分类
2．5．3 按方向性分类
2．5．4 按频带宽带分类
2．5．5 按形状分类
2．5．6 按工艺分类
参考文献

第3章 天线的测量
3．1 电路参数的测量
3．1．1 电路参数的术语
3．1．2 网络的散射参数
3．1．3 散射参数的测量
3．2 辐射特性测试场地
3．2．1 天线场的区域划分
3．2．2 反射测试场
3．2．3 自由空间测试场
3．3 天线方向图的测量
3．3．1 概述
3．3．2 测量方法
3．4 天线增益测量
3．4．1 概述
3．4．2 增益的测量方法
3．5 天线极化测量
3．5．1 概述
3．5．2 极化的测量方法
参考文献

第4章 典型天线介绍
4．1 线天线
4．1．1 对称振子天线
4．1．2 直立振子天线与水平振子天线
4．1．3 引向天线与电视天线
4．1．4 移动通信基站天线
4．1．5 螺旋天线
4．1．6 行波天线
4．1．7 宽频带线天线
4．1．8 缝隙天线
4．1．9 微带天线
4．2 面天线
4．2．1 旋转抛物面天线
4．2．2 卡塞格伦天线
4．3 阵列天线
4．4 智能天线
参考文献

第5章 天线的典型用途
5．1 卫星通信天线
5．1．1 卫星通信
5．1．2 卫星天线
5．1．3 基站天线
5．2 移动电话天线
5．2．1 手机天线
5．2．2 基站天线
5．3 广播电视天线
5．4 飞行器天线
5．5 汽车天线
5．6 雷达天线
5．7 通信电台天线
参考文献

《天线：射频电能的收集器与中转站》——解锁无线能量的未来图景 在这个万物互联、信息爆炸的时代，我们对能源的需求呈现出前所未有的增长态势。然而，传统的供能方式，无论多么先进，都无法完全摆脱对物理线路的依赖，这在很大程度上限制了设备的移动性、便捷性，也带来了巨大的部署和维护成本。想象一下，一个不被电源线束缚的世界：您的智能手机无需频繁充电，植入式医疗设备可以实现永久续航，无线传感器网络在偏远地区也能稳定运行，甚至远程控制的无人机能够长时间在空中巡航……这一切，都指向一个激动人心的未来——无线能量传输。 而实现这一未来，天线扮演着至关重要的角色。天线，不仅仅是收发无线电波的工具，在无线能量传输领域，它们更是扮演着“能量收集器”和“能量中转站”的双重身份。它们能够从充斥在我们周围的射频（RF）信号中，以一种前所未有的效率捕获微弱的能量，并将之转化为可用的直流电，为低功耗设备提供源源不断的动力。它们还可以将收集到的能量重新定向、放大，并精准地传输到目标设备，实现“点对点”或“区域供能”。 《天线：射频电能的收集器与中转站》一书，正是深入探索这一前沿领域的学术专著。本书以严谨的科学态度和深入浅出的讲解方式，系统地梳理了射频能量收集（RF Energy Harvesting）和无线能量传输（Wireless Power Transfer, WPT）这两大核心技术在天线设计与应用层面的最新进展、关键挑战以及未来发展方向。本书的作者们，汇聚了国内外在该领域深耕多年的顶尖科学家和工程师，他们将多年来的研究成果、实践经验以及前瞻性思考，凝聚成这部内容详实、理论扎实、图文并茂的巨著。 本书内容亮点概览： 第一部分：射频能量收集的核心理论与基础 本书的开篇，将带领读者一同回顾和梳理射频能量收集的基本原理。我们将从电磁波的本质出发，深入剖析电磁场与天线之间的相互作用。通过详尽的理论推导和清晰的数学模型，读者将理解为何天线能够有效地捕获空间中的电磁能量。 电磁波的传播与衰减： 深入探讨不同频段电磁波的传播特性，以及在自由空间、室内、室外等复杂环境中能量的衰减机制。理解能量衰减是实现高效能量收集的关键瓶颈，也是设计高效率收集天线需要克服的难点。 天线基本理论回顾： 简要回顾天线的辐射阻抗、方向图、增益、效率等核心参数，并着重阐述这些参数如何直接影响射频能量的收集效率。对于初次接触此领域的研究者，本书将提供坚实的理论基础。 射频能量收集的能量转换机制： 详细介绍将捕获的射频信号转换为直流电的关键组件——整流电路（Rectifier）的工作原理，包括二极管整流、电感整流等不同拓扑结构，以及它们在低输入功率下的效率优化策略。 射频能量的来源分析： 探讨环境中存在的各种射频能量来源，例如广播电视信号、手机基站信号、Wi-Fi信号、蓝牙信号等，并分析它们的功率密度和频率特性，为实际应用中的能量收集方案设计提供依据。 第二部分：高效率射频能量收集天线的设计与优化 本书的第二部分是本书的核心内容之一，将重点聚焦于各类高效率射频能量收集天线的设计。作者们将详细介绍不同类型天线在射频能量收集应用中的优势和劣势，并提出多种创新的设计方法和优化策略。 宽带与多频段能量收集天线： 鉴于实际环境中射频信号的频谱分布多样，设计能够覆盖多个常用频段的天线至关重要。本书将深入探讨如何设计宽带偶极子天线、微带天线、缝隙天线等，以最大化地捕获不同频率的能量。 极化匹配天线： 电磁波存在不同的极化方式（线极化、圆极化等），极化失配会导致显著的能量损失。本书将介绍如何设计能够适应多种极化方式的天线，或者如何利用极化转换技术来提高能量收集效率。 高增益与定向能量收集天线： 在某些应用场景下，例如定向无线能量传输，需要设计高增益、强指向性的天线。本书将深入探讨相控阵天线、喇叭天线等在定向能量收集中的应用，以及如何通过波束赋形（Beamforming）技术来实现能量的精准聚焦。 低功耗设备的天线设计： 针对功耗极低的物联网设备，本书将介绍如何设计小型化、低成本，同时仍能实现一定能量收集效率的天线。这包括了对天线材料、结构以及集成度的深入研究。 新型天线结构与智能天线： 随着材料科学和制造工艺的进步，本书还将介绍一些前沿的天线设计，例如超材料天线（Metamaterial Antennas）、可重构天线（Reconfigurable Antennas）等，以及它们在提升能量收集效率方面的潜力。此外，还将探讨智能天线技术，即天线能够根据环境信号和能量需求进行自适应调整，以实现最优的能量收集效果。 第三部分：射频能量中转站与无线能量传输系统 与能量收集不同，能量中转站和无线能量传输系统更侧重于能量的定向传输和功率放大。本书的第三部分将系统地阐述构建高效无线能量传输系统的关键技术，以及天线在其中的作用。 定向能量传输（DET）系统设计： 详细介绍如何利用定向天线和聚焦技术，将能量从发射端高效地传输到指定的接收端。这将涉及波束跟踪、功率控制等关键环节。 多用户与多目标能量传输： 探讨如何在同一空间内，同时为多个用户或多个设备进行无线能量传输。这需要复杂的天线阵列设计和多用户调度算法。 微波和毫米波能量传输： 分析在高频段（微波和毫米波）进行能量传输的优势（如带宽大、定向性好）和挑战（如路径损耗大、对准要求高），并介绍相应的天线设计策略。 共振耦合无线能量传输： 介绍利用磁场共振耦合实现中短距离无线能量传输的技术，包括耦合线圈的设计、共振频率的选择以及效率的优化。 混合式无线能量传输系统： 探讨结合射频能量收集和定向能量传输的混合式系统，以实现能量的“无处不在”和“按需供给”。 安全性与效率权衡： 分析无线能量传输过程中的安全问题（如电磁辐射暴露、能量安全等），以及如何在保证安全的前提下，最大化传输效率。 第四部分：射频能量收集与无线能量传输的应用前景与挑战 本书的最后一部分，将带领读者展望射频能量收集与无线能量传输技术的广阔应用前景，并深入剖析当前面临的主要挑战和未来的研究方向。 物联网（IoT）设备供能： 详细阐述如何利用射频能量收集技术，为海量的物联网传感器、智能家居设备、可穿戴设备等提供自给自足的能源，彻底解决这些设备的续航问题。 植入式医疗设备（IMD）的续航： 探讨如何为植入式心脏起搏器、神经刺激器、血糖监测器等医疗设备提供可靠的无线充电方案，避免反复的手术植入电池的风险。 智能交通与车联网： 分析无线能量收集技术在为路边传感器、自动驾驶车辆通信模块等供能方面的潜力，构建更智能、更高效的交通系统。 环境监测与灾难救援： 介绍如何为部署在偏远地区、难以进行传统充电的传感器网络提供持久能源，支持环境监测、灾害预警等任务。 电子设备形态的革新： 展望无线能量传输技术如何驱动下一代电子产品的形态创新，例如无端口设备、超薄设备等。 面临的挑战与未来研究方向： 深入探讨当前技术在能量收集效率、传输距离、成本、标准化、电磁兼容性（EMC）以及法规政策等方面面临的挑战，并为未来的研究提供方向性的建议，例如更高效率的整流电路、更智能的天线阵列、更安全的能量传输协议等。 《天线：射频电能的收集器与中转站》不仅仅是一本技术书籍，它更是一扇通往无线能源未来的窗户。本书内容详实，理论严谨，图文并茂，既适合从事射频、微波、天线、通信、电子工程等领域的科研人员、工程师和研究生阅读，也适合对无线能量传输技术感兴趣的科技爱好者深入了解。通过本书的学习，读者将能够深刻理解射频能量收集和无线能量传输的原理，掌握相关的天线设计技术，并能够独立思考和设计相关的应用系统，共同推动无线能源革命的进程，为构建一个更智能、更便捷、更可持续的未来贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁有力，纯黑的背景上只有一行白色字体，仿佛在宣告着某种深邃的技术内涵。从书名《天线：射频电能的收集器与中转站》来看，我原本以为这是一本专注于天线理论基础的教科书，内容会充斥着麦克斯韦方程组和史密斯圆图的复杂推导。然而，当我翻开第一页，便被作者的叙事方式深深吸引。他没有一上来就抛出枯燥的公式，而是用一种近乎散文的笔调，描绘了电磁波在空间中无处不在的状态。这种引入方式非常高明，它将冰冷的技术概念瞬间变得生动起来，让我这个非科班出身的读者也愿意深入探究下去。书中对天线作为“收集器”和“中转站”的比喻运用得极为贴切，一下子点明了天线在现代无线通信中的核心作用——它不仅仅是信号的发射器或接收器，更是能量转换与流动的关键节点。这种宏观的视角让我对原本习以为常的无线技术产生了全新的认识，仿佛推开了一扇通往另一个维度的门。我对书中对不同类型天线在特定应用场景下的性能对比描述印象深刻，尽管文字描述占据了大部分篇幅，但那种对技术细节的把控力，以及对工程实践的考量，都让我感到作者的深厚功底。

评分☆☆☆☆☆

我花了很长时间才决定开始阅读这本，主要顾虑是担心其内容过于偏向理论物理，超出我目前的认知范围。然而，这本书成功地在理论深度和工程实用性之间找到了一个完美的平衡点。它不像某些学术专著那样，把读者晾在一堆纯数学公式中自生自灭；相反，它像是有一位经验丰富、耐心十足的工程师在旁边手把手地指导。书中对天线阵列的协同工作原理的阐述，特别是如何通过相位控制实现能量的定向传输，描述得非常形象化。我感觉自己仿佛站在一个巨大的无线电场中，亲眼目睹着看不见的能量束如何被精确地塑形和引导。这种“可视化”的写作技巧，极大地降低了理解复杂电磁场分布的难度。更值得称赞的是，作者在探讨这些高深技术时，始终没有忘记它们最终要服务于实际的应用场景，比如物联网设备的超低功耗供电，或是远距离的无线充电构想，这使得整本书的阅读目标非常明确和令人振奋。

评分☆☆☆☆☆

从内容组织上看，这本书的结构设计堪称典范。它没有采用传统的“从基础到深入”的线性结构，而是围绕“收集”与“中转”这两个核心功能，构建起一个模块化的知识体系。这使得读者可以根据自己的兴趣点，选择性地深入阅读某些章节而不会感到知识的断裂。我特别欣赏它在介绍“被动式射频能量采集”部分时，对材料科学和天线设计的交叉影响所做的细致分析。作者清晰地指出了，要实现高效的能量收集，光有优秀的电磁设计是不够的，对新型低损耗介质和导电材料的探索同样至关重要。这种跨学科的视野，体现了作者对现代工程挑战的深刻理解。整本书阅读下来，我感觉自己不仅对“天线”这个元件有了更立体的认识，更重要的是，建立起一套关于如何从环境中提取和利用分布式能源的全新工程框架和思维模型，这对于任何从事无线技术相关领域的人来说，都是一份不可多得的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，坦白说，是充满挑战但又极其充实的。我习惯于在阅读技术书籍时，会习惯性地在脑海中构建各种物理模型，但这本书似乎更侧重于阐述一种“系统思维”。它不太纠结于某个特定天线单元的精确几何尺寸计算，反而更像是在探讨如何将天线系统融入到更宏大的能源传输或信息交换网络中去。其中关于“射频电能”的讨论，尤其令我耳目一新。在当前对能源效率和可再生能源日益关注的背景下，如何高效地捕获和利用环境中无处不在的射频能量，这个议题被提升到了一个前所未有的战略高度。作者的论述逻辑清晰，层层递进，从电磁波的物理特性到实际的能量收集电路设计，都有所涉及，尽管有些章节需要反复阅读才能完全消化其中的精髓，但这正是好书的标志——它要求读者投入心力去理解，而不是被动地接收信息。我尤其欣赏作者在讨论前沿概念时，总能适时地穿插一些历史背景或者未来展望，使得整本书的阅读脉络既扎实又富有远见。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的行文风格非常独特，它不像传统技术手册那样严谨到板着脸，反而带着一种对“无形之力”的敬畏和探索欲。作者似乎对电磁波的这种“神秘”特性着迷不已，并试图将这份热情传递给读者。例如，他对“中转站”概念的演绎，不仅仅局限于信号的物理转发，更延伸到了信息处理和网络拓扑中的关键节点作用，这种哲学思辨的融入，使得这本书的层次感远超一般的技术书籍。我发现自己经常会因为某一个精妙的比喻而停下来，回味许久。这种叙事上的灵活性，使得即使在讲解一些较为艰深的模式耦合或辐射效率优化时，阅读体验也保持了极高的流畅度。它没有给我那种读完一个章节就感到疲惫的负担感，反而像是在听一位大师讲述他毕生的研究心得，充满了智慧的火花和对未来技术的无限憧憬。