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张强 著

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• 电磁兼容
• 结构设计
• 工程技术

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118090734

商品编码：29433754835

包装：精装

出版时间：2014-01-01

基本信息

书名：天线罩理论与设计方法

定价：128.00元

作者：张强

出版社：国防工业出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787118090734

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：12k

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《天线罩理论与设计方法(精)》主要阐述天线罩的基本原理、用途、分析技术、设计方法以及外天线罩的发展动态和*技术，旨在推广天线罩的新技术，提高自主创新能力。各章节对天线罩电信、结构、仿真设计、测试验证、材料、工艺制造等方面具有很强的指导性。
　　《天线罩理论与设计方法(精)》技术先进、叙述严谨、层次清晰、实用性强，适合从事天线罩研究与使用的技术人员及相关专业的大专院校师生阅读。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《天线罩理论与设计方法》 是一本深入探讨天线罩这一关键工程部件的专著。天线罩，又称雷达罩或天线罩体，是用于保护天线免受外界环境侵蚀，同时又不显著影响天线性能的关键结构。本书旨在为读者提供关于天线罩的全面理论基础、先进的分析方法以及实用的设计指导，适用于航空航天、雷达系统、通信工程、国防科技等多个领域的研究人员、工程师和学生。 本书的核心内容可以概括为以下几个主要部分： 第一部分：天线罩的基本理论与材料学基础 天线罩的功能与要求： 详细阐述天线罩在不同应用场景下的核心功能，包括但不限于： 防护功能： 抵御风雨、冰雪、沙尘、腐蚀性物质、机械冲击等环境因素，确保天线硬件的长期稳定运行。 空气动力学性能： 考虑高速飞行器上的天线罩，需要承受巨大的气动载荷，保证飞行稳定性，减少阻力。 电磁性能： 这是天线罩设计中最具挑战性的部分。天线罩材料和结构的设计必须最大程度地降低对天线辐射效率、增益、波束宽度、方向性以及方向图的影响。 结构强度与可靠性： 确保天线罩在各种工况下都能保持结构完整，不会发生失效，尤其是在极端条件下。 热管理： 考虑天线工作产生的热量以及外界环境温度变化对天线性能的影响，可能需要考虑隔热、散热等设计。 电磁波与介质的相互作用： 系统介绍电磁波在不同介质中的传播规律，包括反射、折射、透射、吸收、散射等现象。重点分析电磁波穿过天线罩界面时发生的损耗机理，以及材料的电磁参数（介电常数、损耗角正切、磁导率等）对电磁波传播的影响。 天线罩材料的选择与特性： 深入研究适用于天线罩的各类材料，并分析其关键性能指标。 传统材料： 如玻璃纤维增强复合材料（GFRP）、碳纤维增强复合材料（CFRP）、芳纶纤维增强复合材料（AFRP）等。详细分析其力学性能（强度、刚度、韧性）、耐候性、加工性能以及在不同频率下的电磁特性。 先进材料： 介绍金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料以及智能材料（如形状记忆合金、压电材料等）在天线罩领域的应用前景及其优势。 电磁性能参数： 详细解释如何表征和测量材料的介电常数、损耗角正切、磁导率等电磁参数，以及这些参数随频率、温度、湿度等因素的变化规律。 材料的电磁匹配： 强调材料选择与天线工作频率的匹配性，以及如何通过材料设计优化电磁透明度。 层状结构与复合材料理论： 详细讲解层状复合材料的力学性能分析，包括单层板力学、层合板理论（古典层合板理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论等），以及如何根据结构受力情况选择合适的铺层设计。 第二部分：天线罩的电磁设计理论与分析方法 天线罩对天线性能的影响机理： 回波损耗与插损： 分析天线罩材料本身对电磁波的吸收和反射造成的能量损失，以及界面反射引起的损耗。 方向图畸变： 解释天线罩的几何形状和材料非均匀性如何导致天线方向图的变形，例如旁瓣增加、主瓣展宽或窄化、零点填充等。 增益衰减： 分析天线罩对天线总辐射效率的影响，导致天线增益的降低。 极化失真： 尤其在处理线极化或圆极化天线时，天线罩的各向异性材料或不均匀结构可能导致极化状态的改变。 阻抗失配： 天线罩的存在可能会改变天线与馈电网络的阻抗匹配特性，影响驻波比。 薄层近似与多层结构理论： 惠更斯原理与菲涅尔方程： 基于惠更斯原理，分析电磁波在多层介质界面上的反射和透射问题，推导多层介质界面的电磁传输方程。 传输矩阵法： 介绍如何利用传输矩阵法来分析多层介质结构的电磁特性，尤其适用于层状复合材料天线罩。 薄层近似： 在某些特定情况下，当层厚远小于波长时，可以使用薄层近似来简化分析。 数值分析方法： 严格耦合波变换（SCGT）/偶极子模型： 适用于分析周期性结构天线罩或具有重复单元的结构。 模态展开法（MoM）： 适用于分析任意形状的三维天线罩，将电磁场分解为一系列模态进行求解。 有限元方法（FEM）： 能够处理复杂几何形状和非均匀材料，适用于分析各种天线罩结构。 有限差分时域法（FDTD）： 能够直接求解麦克斯韦方程组，适用于分析瞬态电磁现象和宽带特性，对于复杂结构具有很好的适应性。 射线追踪法（Ray Tracing）： 适用于分析大型、光滑的曲面天线罩，特别是当波长远小于结构尺寸时。 统计物理方法： 适用于分析粗糙表面或多孔材料的天线罩的散射特性。 先进的电磁仿真技术： 介绍当前主流电磁仿真软件（如CST, HFSS, FEKO等）在天线罩设计中的应用，包括模型建立、参数设置、网格划分、求解器选择以及结果后处理等。强调仿真精度与计算效率的权衡。 第三部分：天线罩的结构设计与力学分析 天线罩的结构形式： 球罩、锥罩、异形罩： 分析不同几何形状的特点及其在不同应用场景下的适用性。 单层、双层、多层结构： 讨论不同层数的结构设计，以及如何通过增加层数来优化电磁性能或力学性能。 加强筋、肋条等结构加强件： 分析如何通过引入结构加强件来提高天线罩的整体强度和刚度，同时考虑其对电磁性能的影响。 开口设计与密封： 讨论天线罩上的开口（如检修口、安装接口）的设计原则，以及如何保证其密封性。 结构载荷分析： 气动载荷： 详细介绍飞行器在不同飞行速度、姿态下的气动压力分布、剪切力、弯矩等，以及如何计算这些载荷。 热载荷： 分析由于环境温度变化、天线自身发热、太阳辐射等引起的温度分布及其产生的热应力。 机械载荷： 如振动、冲击、鸟击等。 组合载荷： 分析不同载荷叠加效应下的结构安全性。 结构强度与稳定性分析： 应力-应变分析： 利用有限元方法（FEM）进行结构力学分析，预测结构的应力分布和变形情况，确保材料应力不超过许用值。 屈曲与失稳分析： 对于薄壳结构，需要进行屈曲分析，确保结构在受压时不会发生失稳。 疲劳分析： 考虑结构在重复载荷下的疲劳寿命。 结构与电磁性能的耦合设计： 结构优化对电磁性能的影响： 分析加强筋、肋条等结构设计对电磁波传播的影响，并提出优化方案。 电磁性能要求对结构设计的影响： 例如，为了实现低损耗，可能需要使用更薄的材料，这将对结构强度提出更高要求。 多学科优化（MDO）： 介绍如何利用多学科优化工具，同时考虑结构、电磁、热等多个领域的性能，找到最优设计方案。 第四部分：天线罩的制造、测试与工程实践 制造工艺： 复合材料成型工艺： 如手糊成型、真空袋成型、缠绕成型、RTM（树脂传递模塑）、预浸料热压罐成型等，分析不同工艺的特点、适用范围及对产品性能的影响。 金属材料加工： 如旋压、焊接、机加工等。 表面处理： 如喷涂、抛光、涂覆防雷击层等。 模具设计与制造： 介绍天线罩模具的设计原则和制造工艺。 质量控制与检测： 材料性能检测： 包括力学性能（拉伸、弯曲、压缩）、热性能（玻璃化转变温度、热膨胀系数）、电磁性能（介电常数、损耗角正切）等。 无损检测（NDT）： 如超声波检测、X射线检测、热成像检测等，用于检测材料内部的缺陷，如分层、气泡、夹杂等。 结构强度与可靠性验证： 包括静态加载试验、动态加载试验、环境模拟试验（如高低温、湿热、盐雾试验）等。 电磁性能测试： 近场/远场测试： 测量天线罩安装后的天线各项电磁参数（增益、方向图、效率、驻波比等），与无天线罩时的性能进行对比。 反射损耗/透射损耗测量： 直接测量天线罩材料或结构的电磁衰减特性。 吸波材料性能评估： 如果天线罩应用了吸波材料，则需要对其吸波性能进行专门测试。 典型工程应用案例分析： 选取不同领域（如飞机雷达罩、卫星天线罩、导弹天线罩、舰载雷达罩、地面通信天线罩等）的典型天线罩设计案例，深入剖析其设计思路、所遇到的挑战以及解决方案。通过实际案例，帮助读者理解理论知识在工程实践中的应用。 未来发展趋势： 展望天线罩技术未来的发展方向，包括更轻质高强的材料、更优异的电磁性能、智能天线罩（如可变介电常数材料、自修复材料）、低可探测性（隐身）天线罩、以及与新一代通信技术（如5G/6G、相控阵天线）相结合的天线罩设计等。 本书的特色在于： 理论与实践相结合： 既深入讲解了天线罩背后的基本物理原理和数学模型，又提供了大量的工程实践经验和设计指导。 内容全面且深入： 涵盖了从材料学、电磁学、力学到制造、测试等天线罩设计全生命周期的关键环节。 分析方法多样： 介绍了多种经典的以及先进的数值分析方法，为读者提供了解决复杂问题的工具。 强调耦合设计： 充分认识到天线罩的电磁性能和结构性能是相互制约的，本书着重于如何实现两者之间的优化。 案例丰富： 通过具体的工程案例，使理论知识更易于理解和应用。 总而言之，《天线罩理论与设计方法》是一本集理论深度、技术广度和工程实用性于一体的参考书，对于任何从事天线罩相关研究与开发的人员而言，都将是不可或缺的重要资源。通过研读本书，读者能够建立起对天线罩设计的系统认知，掌握解决实际工程问题的能力，并为推动天线罩技术的创新发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，对它寄予了厚望，希望它能解决我在实际设计过程中遇到的一些具体问题，例如如何快速评估一个新设计的性能，或者如何根据性能要求来选择合适的材料。然而，《天线罩理论与设计方法》更多的是在“理论”上下了很深的功夫，对“设计方法”的阐述，往往是通过大量的数学推导和物理模型的建立来体现的。书中对电磁波与天线罩相互作用的物理过程进行了非常详尽的描述，包括了反射、透射、吸收、散射等各种现象的发生机理，以及如何用数学方程来精确描述这些过程。比如，在讲解共振吸收型天线罩时，书中详细分析了如何通过调整天线罩的层状结构和介电/磁性材料的参数来降低雷达散射截面（RCS），并且给出了具体的计算公式和仿真示例。这一点让我对如何主动地降低雷达回波有了更深的认识。但是，对于如何将这些理论应用到实际的设计流程中，例如如何使用CAD/CAE工具进行集成设计，如何进行实验验证和现场调试，书中的描述相对比较概括。它更像是在告诉你“为什么”这样做会有效，而对于“如何”具体操作，则需要读者自己去进一步探索和实践。

评分☆☆☆☆☆

我本来以为这本书会像市面上很多工程类书籍一样，提供一些现成的设计流程和实用案例，但实际情况是，《天线罩理论与设计方法》的内容更偏向于理论的深度挖掘和数学模型的构建。当然，这并非缺点，反而凸显了其专业性。书的论述逻辑非常清晰，从最基本的麦克斯韦方程组出发，逐步推导出适用于天线罩的各种解析和数值解法。我印象特别深刻的是，书中对不同形状天线罩（球形、抛物面形、锥形等）在电磁波散射和透射特性上的差异进行了详尽的分析，并且给出了相应的数学表达式。这对于设计者在初步选型阶段就有一个理论上的指导非常有帮助。此外，书中还详细讨论了如何通过数值仿真软件（如HFSS, CST等）来验证理论模型和优化设计参数，虽然没有直接提供操作教程，但其对仿真结果的解读和与理论模型的对比分析，让我对仿真工作的科学性有了更深刻的理解。然而，如果读者期望的是一份“傻瓜式”的设计指南，提供大量的图表、计算公式和具体的工程参数，那么这本书可能无法完全满足你的需求。它更像是一位经验丰富的设计大师在与你进行一场深入的理论探讨，需要你具备一定的理论功底，才能更好地领会其中的精髓。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的整体风格来看，它更像是一本供科研人员和高级工程师参考的学术著作，而非面向广大初学者或者需要快速上手解决实际工程问题的工程师。书中充斥着大量的偏微分方程、积分方程以及复杂的矩阵运算，对于数学基础薄弱的读者来说，阅读起来可能会有一定的挑战。作者在阐述理论时，常常采用一种“自上而下”的方式，直接给出结论并进行推导，缺少一些“循序渐进”的铺垫，这使得在没有相关背景知识的情况下，很难一下子抓住核心要点。例如，在讨论天线罩的电磁散射特性时，书中涉及了大量关于几何光学近似、物理光学近似以及衍射理论的内容，这些内容虽然对于理解散射机理至关重要，但对于非专业读者而言，理解起来需要花费相当大的精力。同时，书中虽然提到了“设计方法”，但更多的是侧重于理论分析如何指导设计，而对于具体的工程实现过程，例如材料选择的标准、制造公差对性能的影响、以及如何在实际产品中集成天线罩等方面的描述相对较少。总的来说，这本书更适合作为一本参考书，在遇到具体的设计难题时，翻阅其中相关的理论章节，寻找解题思路和方法，而非作为一本入门级的教程。

评分☆☆☆☆☆

这本书虽然叫做《天线罩理论与设计方法》，但读完后，我感觉它更像是为那些已经对天线理论和设计有着相当基础的工程师们量身打造的“进阶手册”。对于我这样一个刚踏入这个领域不久的研究生来说，很多地方确实给我带来了不小的启发，但同时也暴露出我知识体系的短板。书的理论部分，尤其是关于电磁波在复杂介质中传播的数学模型，讲解得非常深入，力求严谨，这无疑是它最大的价值所在。作者用了大量的篇幅去推导和分析各种边界条件下的波传播特性，并且详细阐述了不同材料属性（如介电常数、损耗因子）对天线罩性能的影响。例如，在讨论高超声速飞行器天线罩时，书中详细分析了等离子体鞘套对天线辐射效率和方向图的畸变效应，以及如何通过优化天线罩形状和材料来减小这种影响。这一点让我受益匪浅，之前我只知道等离子体会有影响，但具体如何影响，以及如何量化分析，我一直感到模糊，这本书的理论推导让我对此有了更清晰的认识。不过，相对的，如果读者对于基础的天线理论（如基本天线类型、阵列理论、匹配网络等）不够熟悉，可能在阅读过程中会感到吃力，需要频繁地去查阅其他资料来补充背景知识。这本书的侧重点在于“理论”的“深化”和“设计”的“精细化”，对于“基础”的“科普”和“入门”则显得相对不足。

评分☆☆☆☆☆

尽管书名是《天线罩理论与设计方法》，但我发现其中关于“设计方法”的部分，更多地体现在对各种复杂电磁环境下天线罩性能评估和优化策略的理论探讨，而不是那种手把手教你如何完成一个设计项目的指导手册。书中详细阐述了不同天线罩材料（如陶瓷、复合材料）在高温、高湿、强腐蚀等极端环境下的电磁性能衰减模型，以及如何通过调整材料配方和结构设计来提高其鲁棒性。这一点对于那些需要设计能够在恶劣环境下工作的天线罩的工程师来说，非常有价值。比如，书中对于某类新型复合材料在不同频率下的介电损耗和反射系数变化趋势进行了详细的实验数据分析和理论建模，这给了我很大的启发，让我意识到材料的选择和分析是设计过程中不可或缺的重要环节。然而，在具体的工程实践层面，例如如何根据具体应用场景（例如雷达、通信、电子战等）来选择最合适的天线罩类型，以及在设计过程中需要考虑的成本、重量、可制造性等实际因素，书中的提及相对有限。它更像是提供了一个扎实的理论基础，让你能够理解设计背后的原理，但实际的设计落地还需要结合大量的工程经验和具体的需求分析。