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[美] 约翰·桑顿（John Thornton） 著

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• 透镜天线
• 现代通信工程
• 天线技术
• 电磁场与微波技术
• 通信工程
• 无线通信
• 天线设计
• 微波技术
• 射频电路
• 工程教育

店铺： 爱尚美润图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118101904

商品编码：29470609569

包装：平装

出版时间：2016-07-01

基本信息

书名：现代通信工程透镜天线

定价：66.00元

作者： 约翰·桑顿（John Thornton）,葛海龙,

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-07-01

ISBN：9787118101904

字数：

页码：210

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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《现代通信工程透镜天线》主要内容包括：边界条件、等价定理、天线参数、波束立体角和天线温度、方向性和增益、天线的波束宽度、天线的孔径、相位中心、天线极化、超材料中的传播特性等。

目录

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章 引言
1．1 透镜天线：概述
1．1．1 微波透镜
1．1．2 透镜天线的优点
1．1．3 透镜材料
1．1．4 合成透镜
1．2 透镜天线的馈源
1．2．1 微带馈源
1．2．2 喇叭馈源
1．3 龙伯透镜和球面透镜
1．4 准光学和透镜天线
1．5 透镜天线设计
1．6 超材料透镜
1．7 平面透镜或表面相移
1．7．1 反射阵列
1．7．2 平面透镜或透镜阵列
1．8 实际应用
1．9 天线测量
1．9．1 辐射方向图的测量
1．9．2 增益测量
1．9．3 极化测量
1．9．4 消声室和测量范围
参考文献

第2章 电磁波理论概述
2．1 麦克斯韦方程组
2．1．1 边界条件
2．1．2 等价定理
2．2 天线参数
2．2．1 波束立体角和天线温度
2．2．2 方向性和增益
2．2．3 天线的波束宽度
2．2．4 天线的孔径
2．2．5 相位中心
2．3 天线极化
2．4 超材料中的传播特性
参考文献

第3章 介质杆天线
3．1 介质杆共振器
3．2 介质杆作为辐射体
3．3 插接反馈循环介质杆
3．4 介质杆天线阵
3．5 多波束介质杆天线阵
参考文献

第4章 毫米波透镜天线
4．1 毫米波特性
4．1．1 毫米波损耗因子
4．1．2 射线追踪法
4．2 用于成像的毫米波衬底透镜
4．3 毫米波与亚毫米波透镜
4．3．1 延伸式半球透镜
4．3．2 旁轴延伸式半球透镜
4．3．3 亚毫米波通信透镜天线
4．4 毫米波球面透镜分析
4．5 波导馈源毫米波综合透镜
参考文献

第5章 高海拔平台通信透镜天线
5．1 概述
5．2 高空平台概念
5．2．1 高空平台频谱复用
5．2．2 模型数据：单元功率和干扰
5．3 反射镜天线的优点
5．3．1 反射器
5．3．2 透镜
5．3．3 商业透镜天线
5．4 非对称成形波束低副瓣透镜天线的发展
5．4．1 主馈源
5．4．2 波束宽度5°的对称天线
5．4．3 不对称波束
5．4．4 测量
5．5 透镜天线有效载荷模型
5．6 多馈源天线
5．7 高空平台复合电波球形透镜天线
参考文献

第6章 球面透镜天线
6．1 引言
6．2 球面透镜概览
6．3 分析方法
6．3．1 射线追踪
6．3．2 球面波展开技术
6．3．3 计算方法和结果
6．3．4 通用馈源模式
6．3．5 商业求解器
6．4 球面透镜材料和制造方法
6．4．1 机械加工聚合物
6．4．2 成型
6．4．3 聚合物泡沫
6．4．4 聚氨酯介质损耗
6．4．5 人工电介质
6．5 恒定折射率透镜
6．5．1 实用型恒定折射率的半球形透镜贴片馈源
6．5．2 离轴馈源阵列球面透镜
6．6 球面透镜交叉极化特性
参考文献

第7章 半球透镜反射扫描天线
7．1 引言
7．2 扫描天线技术
7．3 球形和半球形透镜天线
7．4 半球透镜原型
7．5 两层阶梯型聚合物透镜演化
7．6 用于卫星通信的半球透镜反射器天线
7．6．1 要求
7．6．2 透镜分析
7．6．3 三层透镜几何图形
7．6．4 透镜制备及性能
7．6．5 机械跟踪系统
7．6．6 地平面的影响
7．6．7 扫描透镜反射器的孔径堵塞
7．7 低折射率透镜反射器航空器通信（D·格雷著）
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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章 引言
1．1 透镜天线：概述
1．1．1 微波透镜
1．1．2 透镜天线的优点
1．1．3 透镜材料
1．1．4 合成透镜
1．2 透镜天线的馈源
1．2．1 微带馈源
1．2．2 喇叭馈源
1．3 龙伯透镜和球面透镜
1．4 准光学和透镜天线
1．5 透镜天线设计
1．6 超材料透镜
1．7 平面透镜或表面相移
1．7．1 反射阵列
1．7．2 平面透镜或透镜阵列
1．8 实际应用
1．9 天线测量
1．9．1 辐射方向图的测量
1．9．2 增益测量
1．9．3 极化测量
1．9．4 消声室和测量范围
参考文献

第2章 电磁波理论概述
2．1 麦克斯韦方程组
2．1．1 边界条件
2．1．2 等价定理
2．2 天线参数
2．2．1 波束立体角和天线温度
2．2．2 方向性和增益
2．2．3 天线的波束宽度
2．2．4 天线的孔径
2．2．5 相位中心
2．3 天线极化
2．4 超材料中的传播特性
参考文献

第3章 介质杆天线
3．1 介质杆共振器
3．2 介质杆作为辐射体
3．3 插接反馈循环介质杆
3．4 介质杆天线阵
3．5 多波束介质杆天线阵
参考文献

第4章 毫米波透镜天线
4．1 毫米波特性
4．1．1 毫米波损耗因子
4．1．2 射线追踪法
4．2 用于成像的毫米波衬底透镜
4．3 毫米波与亚毫米波透镜
4．3．1 延伸式半球透镜
4．3．2 旁轴延伸式半球透镜
4．3．3 亚毫米波通信透镜天线
4．4 毫米波球面透镜分析
4．5 波导馈源毫米波综合透镜
参考文献

第5章 高海拔平台通信透镜天线
5．1 概述
5．2 高空平台概念
5．2．1 高空平台频谱复用
5．2．2 模型数据：单元功率和干扰
5．3 反射镜天线的优点
5．3．1 反射器
5．3．2 透镜
5．3．3 商业透镜天线
5．4 非对称成形波束低副瓣透镜天线的发展
5．4．1 主馈源
5．4．2 波束宽度5°的对称天线
5．4．3 不对称波束
5．4．4 测量
5．5 透镜天线有效载荷模型
5．6 多馈源天线
5．7 高空平台复合电波球形透镜天线
参考文献

第6章 球面透镜天线
6．1 引言
6．2 球面透镜概览
6．3 分析方法
6．3．1 射线追踪
6．3．2 球面波展开技术
6．3．3 计算方法和结果
6．3．4 通用馈源模式
6．3．5 商业求解器
6．4 球面透镜材料和制造方法
6．4．1 机械加工聚合物
6．4．2 成型
6．4．3 聚合物泡沫
6．4．4 聚氨酯介质损耗
6．4．5 人工电介质
6．5 恒定折射率透镜
6．5．1 实用型恒定折射率的半球形透镜贴片馈源
6．5．2 离轴馈源阵列球面透镜
6．6 球面透镜交叉极化特性
参考文献

第7章 半球透镜反射扫描天线
7．1 引言
7．2 扫描天线技术
7．3 球形和半球形透镜天线
7．4 半球透镜原型
7．5 两层阶梯型聚合物透镜演化
7．6 用于卫星通信的半球透镜反射器天线
7．6．1 要求
7．6．2 透镜分析
7．6．3 三层透镜几何图形
7．6．4 透镜制备及性能
7．6．5 机械跟踪系统
7．6．6 地平面的影响
7．6．7 扫描透镜反射器的孔径堵塞
7．7 低折射率透镜反射器航空器通信（D·格雷著）
参考文献

【XH】 现代通信工程透镜天线 内容简介 本书深入探讨了现代通信工程领域中至关重要的一个分支——透镜天线。我们旨在为广大通信工程专业人士、研究学者以及相关领域的爱好者提供一本全面、深入且实用的技术参考。本书不仅覆盖了透镜天线的理论基础、设计原理和制造工艺，更着重于其在现代通信系统中的实际应用、性能分析以及未来发展趋势。 第一部分：透镜天线的理论基础与基本原理 本部分将从最基础的物理学原理出发，为读者建立对透镜天线的完整认识。 第一章：电磁波与介质相互作用 我们将回顾电磁波的基本传播特性，包括波长、频率、极化、相位等关键概念。 详细阐述不同电磁材料的介电常数、磁导率、损耗角正切等参数对电磁波传播的影响。 重点介绍介质界面上的反射、折射和透射现象，并引入斯涅尔定律在电磁波传播中的应用。 讨论电磁波在非均匀介质中的传播特性，为后续理解透镜天线的聚焦原理奠定基础。 第二章：几何光学与电磁散射理论 本章将深入探讨几何光学在透镜天线设计中的应用。我们将介绍菲涅尔衍射和惠更斯原理，并解释其如何转化为对波前进行操控的基本思想。 详细讲解几何光学成像原理，包括焦点、像点、焦距等概念，并将其类比到电磁波的聚焦过程。 引入电磁散射理论，解释点源或线源辐射的电磁波如何被透镜元件散射和重新定向。 初步介绍惠更斯-菲涅尔衍射积分，并说明其在分析透镜天线辐射特性时的重要性。 第三章：透镜天线的分类与基本结构 本章将对现有的各种透镜天线进行系统性的分类，并分析它们的结构特点。 介质透镜天线： 均匀介质透镜： 详细介绍凸透镜、凹透镜等基本形状，分析其聚焦或发散原理，以及在不同频率下的适用性。 渐变折射率（GRIN）透镜： 阐述GRIN材料的折射率分布特性，以及这种分布如何实现对电磁波的精确聚焦和控制。介绍棒状、盘状等GRIN透镜结构。 多层介质透镜： 分析通过堆叠不同介电常数材料层来逼近理想透镜性能的设计方法。 金属透镜天线： 反射式金属透镜（Luneburg透镜）： 重点介绍Luneburg透镜的球面结构和其在全向天线中的应用，以及如何与馈源配合实现定向辐射。 折射式金属透镜： 分析金属单元（如贴片、杆状结构）周期性排列形成的透镜结构，以及其等效介质参数如何实现电磁波的聚焦。 超表面（Metasurface）透镜： 介绍基于亚波长结构单元的超表面透镜，其在平面化、轻量化以及实现复杂波前控制方面的独特优势。 混合透镜天线： 探讨结合介质和金属结构优点的混合透镜设计，以期获得更优异的性能。 第二部分：透镜天线的核心设计理论与方法 本部分将深入剖析透镜天线的具体设计流程和关键技术。 第四章：透镜单元设计与参数优化 介质透镜设计： 介绍设计常用介质透镜（如均匀介质透镜、GRIN透镜）的几何参数（曲率半径、焦距、直径等）与电磁性能（增益、波束宽度、旁瓣等）之间的关系。 详细讲解基于几何光学和物理光学方法的初步设计流程。 讨论在实际应用中，如何考虑材料损耗、制造公差等因素对性能的影响，以及进行参数微调和优化。 金属透镜单元设计： 详细介绍不同类型的金属透镜单元（如环形贴片、方形贴片、槽形贴片、杆状结构、偶极子等）的结构参数（尺寸、间距、厚度等）如何影响其等效介电常数、等效磁导率以及相位响应。 介绍使用电磁仿真软件（如HFSS, CST, COMSOL等）进行单元仿真和参数提取的方法，包括S参数分析、相位扫描等。 深入分析单元的带宽特性、极化特性以及串扰特性，并给出优化设计策略。 超表面透镜设计： 阐述通过设计亚波长结构单元的形状、尺寸、材料以及排列方式，来实现任意相位调制和波前操控的原理。 介绍“相位图”的概念，以及如何根据期望的波前生成相位图，进而设计对应的超表面结构。 讨论超表面单元的谐振特性、相位覆盖范围以及损耗问题。 第五章：馈源与透镜系统的耦合设计 馈源类型选择： 分析不同类型的馈源（如喇叭天线、偶极子、贴片天线、微带馈电网络等）在与透镜天线配合时的特点，包括其辐射方向图、极化、阻抗匹配等。 馈源位置与方向优化： 讲解如何根据透镜的焦距、形状以及馈源的辐射特性，确定馈源的最佳放置位置和角度，以实现最高效率和最佳波束形成。 电磁耦合分析： 深入分析馈源与透镜之间的电磁耦合，包括反射损耗、串扰以及对透镜辐射特性的影响。 成像与聚焦的精度： 讨论馈源指向性与透镜聚焦能力之间的关系，以及如何通过优化馈源设计来提高成像精度和聚焦效率。 第六章：高性能透镜天线的设计挑战与解决方案 宽带设计： 分析阻碍透镜天线宽带化的关键因素，如单元带宽限制、材料色散、多模谐振等。 介绍实现宽带透镜天线的常用技术，如多层结构、渐变折射率设计、宽带单元设计、阻抗匹配网络等。 讨论超表面在实现宽带性能方面的潜力。 高增益与高效率设计： 分析影响透镜天线增益和效率的主要损耗来源，包括介质损耗、金属损耗、反射损耗、阻抗失配损耗、散射损耗等。 提出降低损耗的设计策略，如选择低损耗材料、优化单元设计、减少反射、精确阻抗匹配、优化馈源耦合等。 探讨如何通过增加透镜尺寸或采用更复杂的聚焦技术来提高增益。 低旁瓣与方向性控制： 分析旁瓣产生的原因，包括边缘衍射、馈源旁瓣泄漏、单元特性不匹配等。 介绍实现低旁瓣的设计方法，如透镜边缘形状优化、幅度加权激励、使用具有特定旁瓣特性的馈源、超表面波前整形等。 讨论如何实现精确的方向性控制，以满足特定应用需求。 轻量化与小型化： 分析传统透镜天线（尤其是Luneburg透镜）体积庞大、重量较重的问题。 介绍轻量化设计技术，如采用低密度材料、空心结构、集成化设计、超表面技术等。 讨论小型化设计在移动通信、卫星通信等领域的应用价值。 第三部分：透镜天线的制造、测试与应用 本部分将关注透镜天线的实际落地，从生产到验证，再到各类应用场景。 第七章：透镜天线的制造工艺与材料选择 介质透镜制造： 详细介绍适用于不同类型介质透镜的制造技术，包括CNC加工、注塑成型、3D打印、烧结等。 讨论各种制造工艺在精度、成本、材料选择范围等方面的优缺点。 重点分析高性能介质材料（如低损耗泡沫、特定介电常数的陶瓷、塑料等）的选择标准和特性。 金属透镜制造： 介绍金属透镜的制造方法，如CNC铣削、冲压、蚀刻、金属3D打印等。 讨论金属材料（如铜、铝、钢等）的选择及其表面处理工艺。 超表面透镜制造： 重点介绍适用于制造超表面结构（亚波长尺度）的先进工艺，如光刻、电子束光刻、纳米压印、直接写图等。 分析不同工艺在精度、成本、材料兼容性以及大尺寸制造方面的挑战。 材料可靠性与环境适应性： 讨论材料的耐温性、耐湿性、抗紫外线能力等，以及其在不同工作环境下的长期可靠性。 第八章：透镜天线的性能测试与仿真验证 仿真验证： 再次强调电磁仿真软件在设计过程中的重要性，并介绍常用的仿真流程和技巧。 讨论仿真结果的准确性评估，包括与理论模型、实验数据的对比。 远场测试： 详细介绍天线远场测试的基本原理和方法，包括方向图测量、增益测量、旁瓣电平测量、极化测量等。 讲解测试环境的要求（如消声室、近场/远场转换等）和常用测试仪器（如矢量网络分析仪、频谱分析仪、信号发生器、场强计等）。 近场测试： 介绍近场测试的优势和应用场景，如快速测量、避免远场测试场地限制等。 讲解近场数据到远场参数的转换过程。 微波暗室与测试设备： 介绍标准微波暗室的结构和声学/电磁屏蔽要求。 列举常用的天线测量设备和配套软件。 第九章：现代通信系统中的透镜天线应用 卫星通信： 讨论透镜天线在卫星地球站、星载天线中的应用，尤其是在高增益、宽带和低旁瓣方面的优势。 介绍其在 Ka/Ku/Q/V 频段的应用实例。 雷达系统： 分析透镜天线在相控阵雷达、合成孔径雷达（SAR）等系统中的应用，如实现快速扫描、宽带信号处理等。 讨论其在目标探测、跟踪和成像方面的作用。 无线接入与回传： 阐述透镜天线在微波回传链路、固定无线接入（FWA）、5G/6G通信中的作用，尤其是在需要定向传输和高数据速率的场景。 介绍其在基站天线、终端设备天线设计中的应用。 物联网（IoT）与传感器网络： 探讨透镜天线在低功耗、远距离通信的物联网设备中的潜在应用，如提高信号覆盖范围和连接稳定性。 射频识别（RFID）系统： 分析透镜天线在提高RFID读写器性能、扩大读取范围方面的应用。 其他新兴应用： 简要介绍透镜天线在电磁隐身、能量收集、非视距通信等前沿领域的研究进展。 第四部分：透镜天线的未来发展趋势与挑战 第十章：智能透镜天线与先进波前控制 可重构透镜天线： 介绍如何通过电调谐材料（如PIN二极管、变容二极管、液晶、相变材料等）或机械驱动，实现透镜天线辐射特性的动态重构。 多功能集成： 探讨透镜天线与其他功能模块（如射频前端、信号处理器）的集成，实现小型化、一体化设计。 人工智能与机器学习在设计中的应用： 讨论如何利用AI/ML技术优化透镜天线的设计参数、预测性能、甚至自主设计新型透镜结构。 先进波束合成与扫描技术： 展望未来透镜天线在实现更复杂、更精细的波束操控能力。 第十一章：新材料、新工艺与新理论的探索 新型超材料与超表面： 介绍具有更优异电磁性能（如负折射率、超低损耗）的新型超材料在透镜天线设计中的潜力。 增材制造（3D打印）技术的突破： 探讨3D打印技术在制造复杂几何结构、定制化透镜以及集成多功能材料方面的巨大潜力。 量子效应在透镜设计中的探索： 简要提及未来可能出现的量子现象在电磁波操控中的潜在影响。 第十二章：面临的挑战与发展前景 成本与规模化生产： 讨论如何降低高性能透镜天线的制造成本，实现大规模商业化应用。 标准化与互操作性： 探讨在通信系统中推广应用透镜天线所面临的标准和兼容性问题。 物理极限与理论创新： 展望在理解和利用电磁波基本原理方面，实现新的突破。 跨学科融合： 强调透镜天线技术发展离不开材料学、物理学、电子工程、计算机科学等多学科的紧密合作。 本书力求理论与实践相结合，既有严谨的科学推导，又有丰富的工程实例。希望通过对透镜天线这一关键技术的深入解析，能够为推动现代通信工程的发展贡献力量，并激发读者在这一领域的探索与创新。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是在与一位智者进行深度交流。作者的文字流畅而富有逻辑，观点鲜明，引人深思。他对于复杂问题的剖析，总是能做到既深入浅出，又兼具学术的严谨性。我特别喜欢书中对一些关键技术发展节点的回顾，那些历史性的突破和人物的贡献，在作者的笔下被描绘得淋漓尽致，让我对通信工程的发展脉络有了更清晰的理解。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的引导。它教会我如何去分析问题，如何去连接看似无关的知识点，如何去独立思考。读完这本书，我感觉自己的认知水平得到了显著的提升，也更加热爱通信工程这个领域了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装和设计都非常有档次，精美的封面设计，触感温润的纸张，让我在拿到它的一瞬间就感受到了出版方的用心。翻开扉页，印刷清晰，字体大小适中，排版也非常舒服，长时间阅读也不会感到疲劳。我尤其喜欢它在细节上的考究，例如目录的编排，清晰明了，让我能迅速找到我感兴趣的部分。虽然我还没有深入阅读，但仅从外观和初步的浏览来看，这本书就给我留下了深刻的好印象。它不仅仅是一本书，更像是一件值得收藏的工艺品。我相信，这样一本制作精良的书，其内容一定也同样出色。我迫不及待地想深入探索它的每一个章节，去领略作者的智慧和学识。

评分☆☆☆☆☆

刚接触这本书的时候，我被它庞大的信息量所震撼。它涵盖了我们日常生活中随处可见的通信技术，但又深入挖掘了其背后的原理和发展历程。我一直对手机信号、Wi-Fi信号是如何传播的感到好奇，这本书就像一把钥匙，为我打开了新世界的大门。它用通俗易懂的语言解释了许多复杂的概念，即使是像我这样的非专业人士，也能在阅读中找到乐趣并有所收获。作者在介绍各种技术时，并没有一味地罗列枯燥的公式和理论，而是穿插了许多生动的案例和发展故事，让我感觉仿佛在听一位经验丰富的老师在娓娓道来。这本书让我对现代通信有了更宏观的认识，也激发了我进一步学习的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对科技发展充满热情的研究生，一直在寻找能够拓宽我专业视野的读物。这本书的出现，恰好填补了我在这方面的知识空白。它不仅仅是理论的堆砌，更是作者将多年的实践经验与前沿理论相结合的结晶。书中对各种技术细节的解析，以及对未来发展趋势的预测，都给了我很多启发。我特别欣赏作者在探讨问题时，能够从多个角度进行分析，并提出具有建设性的见解。这本书让我更加深刻地认识到，通信工程的魅力在于它的不断创新和快速迭代，也让我对自己在未来研究方向的选择有了更清晰的认识。我会在接下来的学习和研究中，常常翻阅这本书，从中汲取灵感。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的深度和广度让我一开始有些望而却步。然而，当我真正投入其中，便被它精妙的构思和严谨的论证深深吸引。作者在处理大量信息时，展现出了极高的驾驭能力，将复杂的原理层层剥开，直至清晰可见。我尤其赞赏他在介绍新概念时，总能巧妙地与已有的知识体系联系起来，使得学习过程更加顺畅。这本书不仅提供了前沿的知识，更重要的是，它培养了我解决复杂问题的能力。我会在工作中遇到难题时，尝试从书中的思路和方法中寻找灵感。这本书的价值，远超出了单纯的知识储备，它更是一种宝贵的学习方法和思维训练。