超宽带脉冲天线设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李长勇，李引凡著 著

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• 超宽带天线
• 脉冲天线
• 天线设计
• UWB
• 射频电路
• 微波技术
• 电磁场与电磁波
• 天线理论
• 信号完整性
• 高速通信

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118109597

商品编码：11540912581

出版时间：2016-09-01

                            

                            

超宽带脉冲天线设计：理论、方法与实践 引言 在现代通信、雷达、电子对抗以及电磁兼容等领域，超宽带（Ultra-Wideband, UWB）技术因其独特的优势而备受瞩目。UWB技术利用极短的脉冲信号在极宽的频谱范围内进行信息传输，相比传统窄带通信，它具有更高的频谱利用率、更低的发射功率、更强的抗干扰能力以及更高的定位精度。而天线作为UWB系统的关键组件，其性能直接决定了整个系统的效能。设计一款高性能的UWB脉冲天线，需要深入理解超宽带信号的特性，并掌握一系列先进的天线设计理论与仿真工具。 本书《超宽带脉冲天线设计》旨在为读者提供一个全面、深入的UWB脉冲天线设计指南。我们从UWB信号的基本原理出发，逐步深入到脉冲天线的关键设计参数、常用结构、分析方法以及先进的设计技术。本书的重点在于将理论知识与实际工程应用紧密结合，通过大量的实例分析和仿真演示，帮助读者掌握从概念设计到最终实现的全过程。 第一章 UWB脉冲信号与天线基础 本章将为读者打下坚实的理论基础，详细阐述超宽带脉冲信号的特性及其在天线设计中的意义。 1.1 超宽带信号概述 1.1.1 UWB信号的定义与频谱特征：我们将探讨UWB信号与传统窄带信号在频谱宽度上的本质区别，以及其对天线设计提出的挑战。 1.1.2 UWB脉冲信号的产生与调制：简要介绍UWB脉冲信号的生成方式，如冲激响应、高斯脉冲等，并讨论其在时域和频域的特点。 1.1.3 UWB技术的优势与应用领域：列举UWB技术在高速数据传输、精确测距、成像、传感等方面的广泛应用，从而凸显高性能UWB天线的重要性。 1.2 天线基本概念回顾 1.2.1 天线的辐射机理：回顾电磁波的产生，以及天线如何将电信号转换为电磁波辐射出去。 1.2.2 天线的主要性能参数：详细讲解驻波比（VSWR）、回波损耗（Return Loss）、阻抗匹配、增益（Gain）、方向性（Directivity）、极化（Polarization）、辐射效率（Radiation Efficiency）等关键参数，并解释它们在UWB天线设计中的重要性。 1.2.3 UWB天线设计的特殊要求：针对UWB信号的宽频谱特性，分析普通天线在UWB频段可能遇到的问题，如频段内阻抗匹配不佳、辐射方向图随频率变化大等。 第二章 UWB脉冲天线的设计理论与关键参数分析 本章将深入探讨UWB脉冲天线的设计理论，并重点分析影响其性能的关键参数。 2.1 UWB天线的设计目标 2.1.1 宽带阻抗匹配：这是UWB天线设计的核心挑战之一。我们将详细分析如何实现天线在整个UWB频段内与馈电网络的良好阻抗匹配。 2.1.2 宽带方向图特性：讨论如何在宽频谱内保持相对稳定和期望的辐射方向图，避免因频率变化导致的方向图畸变。 2.1.3 良好的瞬态响应：针对脉冲信号的特性，分析天线的瞬态响应（如旁瓣抑制、瞬态失真）对信号完整性的影响。 2.1.4 高辐射效率：在宽频带范围内实现高辐射效率，以减少能量损耗。 2.2 关键设计参数的深入分析 2.2.1 阻抗匹配的理论模型：介绍史密斯圆图在阻抗匹配中的应用，以及如何通过调整天线结构参数来实现目标阻抗。 2.2.2 频域与时域的关联：分析频域参数（如回波损耗、S11）与时域参数（如瞬态响应、脉冲展宽）之间的关系。 2.2.3 结构参数对天线性能的影响：讨论天线尺寸、形状、材料、馈电方式等几何结构参数如何影响其带宽、阻抗、方向图等性能。 第三章 UWB脉冲天线常用结构与设计方法 本章将介绍几种经典且实用的UWB脉冲天线结构，并阐述其设计思路与方法。 3.1 典型UWB脉冲天线结构 3.1.1 UWB单极子天线：分析各种单极子天线（如偶极子、脊状偶极子、V型偶极子）的特点，及其在UWB频段的应用。 3.1.2 UWB阵列天线：介绍UWB天线阵列的设计原理，包括单元选择、排布方式以及互耦效应的处理。 3.1.3 UWB微带天线：讨论微带贴片天线、微带脊形天线等在UWB应用中的改进与设计。 3.1.4 UWB喇叭天线与螺旋天线：介绍这两类在超宽带应用中常见的开阔带天线，分析其工作原理与设计要点。 3.1.5 特种UWB天线：如多层结构天线、带状线天线、树枝状天线等，探讨其独特的结构设计与性能优势。 3.2 UWB天线设计流程 3.2.1 需求分析与参数确定：根据具体的应用场景，明确UWB天线的设计指标，如工作频段、带宽、增益、方向图等。 3.2.2 结构选择与初步设计：根据设计需求，选择合适的天线类型，并进行初步的几何尺寸设计。 3.2.3 电磁仿真与优化：利用专业的电磁仿真软件（如HFSS, CST, FEKO等）对天线模型进行仿真分析，并根据仿真结果对结构参数进行优化，以达到设计目标。 3.2.4 关键技术与技巧：介绍如何有效地进行阻抗匹配、控制方向图、提高效率等设计过程中常用的技术和技巧。 第四章 UWB脉冲天线的仿真与测试技术 本章将详细介绍UWB脉冲天线在设计过程中所需的仿真工具以及性能测试方法。 4.1 常用电磁仿真软件介绍 4.1.1 仿真软件的选择与应用：简要介绍当前主流的电磁仿真软件，并说明它们在UWB天线设计中的作用。 4.1.2 UWB天线仿真模型建立：演示如何精确地建立UWB天线的几何模型，并设置合适的材料参数和激励源。 4.1.3 仿真结果的分析与解读：讲解如何分析仿真得到的S参数、方向图、阻抗等结果，并与设计目标进行对比。 4.2 UWB天线性能测试方法 4.2.1 关键参数的测试设备：介绍矢量网络分析仪（VNA）、信号源、频谱分析仪、近场/远场测量系统等用于天线测试的常用设备。 4.2.2 阻抗匹配与回波损耗测试：详细说明如何使用VNA测量天线的S11参数，以及如何评估其阻抗匹配性能。 4.2.3 方向图与增益测量：介绍如何进行天线的方向图测量和增益测试，以及如何处理测试数据。 4.2.4 瞬态响应与脉冲失真测试：讨论针对UWB脉冲信号的特殊测试需求，如如何评估天线的瞬态响应特性。 4.3 仿真与实测的对比与校核：强调仿真结果与实际测量结果的一致性，以及如何通过实测结果对仿真模型进行校核和修正。 第五章 UWB脉冲天线的先进设计技术与发展趋势 本章将探讨UWB脉冲天线设计中的一些前沿技术，并展望未来的发展方向。 5.1 新型UWB天线结构研究 5.1.1 基于超材料的UWB天线：介绍超材料在实现小型化、宽带化UWB天线方面的应用潜力。 5.1.2 智能UWB天线：探讨可重构、自适应UWB天线的概念及其在动态环境中的应用。 5.1.3 多功能UWB天线：例如集成了通信与传感功能的天线设计。 5.2 UWB系统集成与小型化设计 5.2.1 UWB天线与射频前端的集成：分析天线与射频电路的匹配与优化，以减小整体体积和功耗。 5.2.2 UWB天线的微型化技术：研究各种缩减天线尺寸的方法，同时保持其宽带性能。 5.3 UWB脉冲天线的设计挑战与未来展望 5.3.1 宽频谱内的电磁兼容性：探讨UWB天线在复杂电磁环境下的性能与干扰问题。 5.3.2 UWB脉冲信号的保真度：研究如何最大程度地保持脉冲信号的原始形状，减少失真。 5.3.3 UWB技术的未来发展：结合5G/6G通信、物联网、车联网等新兴技术，展望UWB脉冲天线的创新应用方向。 结论 《超宽带脉冲天线设计》一书的出版，旨在为所有对UWB脉冲天线设计感兴趣的研究人员、工程师以及学生提供一本全面、实用且具有前瞻性的参考资料。本书内容紧密围绕UWB脉冲天线的理论、方法与实践展开，从基础概念到先进技术，力求为读者构建一个清晰、系统的知识体系。我们相信，通过本书的学习，读者将能够更深入地理解UWB脉冲天线的设计原理，掌握实际设计中的关键技术，并能够独立完成高性能UWB脉冲天线的设计与优化工作，从而为UWB技术的进一步发展贡献力量。

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坦白说，在翻开《超宽带脉冲天线设计》之前，我对“超宽带”和“脉冲天线”这两个词的理解仅限于字面意思，感觉它们代表着某种先进、高效的通信方式。这本书的书名，无疑像一个引人入胜的广告牌，吸引着我走进这个未知的领域。我非常期待这本书能够像一位经验丰富的向导，带领我穿越那些看似晦涩的技术术语和复杂的工程图纸，去理解超宽带脉冲天线的设计过程。我想了解，究竟是什么样的物理原理支撑着它的高效性？在设计过程中，有哪些关键的参数需要考虑，又有哪些挑战是必须克服的？例如，脉冲信号的快速上升和下降沿，对天线的瞬态响应提出了什么要求？而超宽带的特性，又对天线的阻抗匹配和辐射效率提出了怎样的约束？我希望能从书中找到清晰的解答，理解这些设计是如何在实践中被实现的，甚至是如何与实际应用场景相结合的，比如在需要极高分辨率的探测任务中，这样的天线能发挥出怎样的作用。

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这本书的书名就足以让人眼前一亮——《超宽带脉冲天线设计》。作为一名对射频技术和通信领域有着浓厚兴趣的普通读者，我虽然不是业内专家，但这个书名本身就勾勒出了一种充满挑战与前沿的探索方向。我脑海中浮现出的是一系列关于信号、频率、以及如何在极为短暂的时间内传输大量信息的神奇画面。想象一下，脉冲信号的瞬间爆发，以及超宽带技术所能带来的信息密度和抗干扰能力，这背后蕴含着多么精妙的设计原理和工程智慧！我特别好奇书中会如何将这些抽象的概念具象化，是如何从理论模型走向实际应用的。例如，超宽带脉冲天线在雷达探测、高精度定位，甚至是未来的无线通信系统中，会扮演怎样的关键角色？它的设计难点又在哪里？是关于材料的选择、结构的优化，还是信号的时域特性分析？这本书的出现，让我对这些问题充满了追问的动力，也让我对这个领域产生了更深层次的好奇心。我迫不及待地想知道，作者是如何抽丝剥茧，将如此复杂的技术呈现在读者面前的。

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《超宽带脉冲天线设计》这个书名，本身就带着一股技术革命的气息。作为一名对科技发展趋势保持关注的读者，我立刻被它吸引住了。我设想这本书会深入浅出地剖析超宽带脉冲天线的设计理念，或许会从基础的电磁理论讲起，逐步过渡到具体的结构设计、仿真分析以及实际的测试验证。我尤其好奇的是，在设计过程中，作者是如何平衡各种性能指标的，比如带宽、增益、方向性、阻抗匹配以及瞬态响应等。这些指标之间是否存在内在的权衡关系？又是通过什么样的优化手段，才能达到理想的设计效果？我希望书中能够提供一些实际的设计案例，通过具体的例子来展示如何运用相关的理论和工具来解决实际问题。例如，在设计一个用于地面穿透雷达的超宽带脉冲天线时，需要考虑哪些特殊的因素？这本书能否帮助我理解这些复杂的设计流程，并从中汲取灵感，去思考未来可能出现的更先进的天线设计方案？

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看到《超宽带脉冲天线设计》这个书名，我的第一反应是好奇和期待。它指向了一个在通信和雷达领域都非常重要的技术分支，也暗示了书中会涉及许多前沿的工程实践。我设想这本书会以一种非常系统的方式来展开，从基础概念入手，解释什么是超宽带技术，什么是脉冲信号，以及为什么要把它们结合起来设计天线。然后，我期待书中会详细阐述实现这些设计的关键技术，比如如何设计出能够有效激励和接收短脉冲信号的天线结构，如何保证天线在极宽的频率范围内都能保持良好的性能，以及在设计过程中可能遇到的各种工程难题和解决方案。我很好奇，书中会介绍哪些典型的超宽带脉冲天线类型，它们各自的优缺点是什么？又是什么样的仿真工具和测量设备，能够帮助工程师验证这些设计的有效性？这本书能否让我窥见这个领域背后的技术奥秘，并了解到这些天线在实际应用中是如何发挥作用的？

评分☆☆☆☆☆

《超宽带脉冲天线设计》这个书名，给我一种直击核心的感觉，仿佛直接触及了现代通信和探测技术最前沿的脉搏。我是一名对此领域抱有极大热情的非专业读者，我希望这本书能够打开一扇通往超宽带脉冲天线设计世界的大门。我想知道，作者是如何将如此复杂且抽象的技术概念，转化为能够被我理解的知识。这本书是否会从基础的物理原理出发，逐步深入到天线的结构设计、材料选择、电磁仿真，乃至于实际的制作和测试环节？我尤其好奇的是，在设计过程中，工程师是如何权衡脉冲信号的瞬态特性和超宽带的频率覆盖需求的，如何实现高效率的能量转换，以及如何克服在宽带工作时可能出现的阻抗失配和辐射效率下降等问题。这本书能否提供一些实际的设计思路和方法论，让我了解到，如何才能设计出满足特定应用场景（例如高分辨率成像或精确测距）的超宽带脉冲天线。