天线：射频电能的收集器与中转站 国防工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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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
• 国防科技
• 电磁兼容
• 微波技术
• 天线设计
• 无线通信
• 能量收集
• 射频工程

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118114782

商品编码：29675131049

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：

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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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

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 内容简介 本书深入探讨了天线在无线射频（RF）能量收集与传输领域的核心作用，详细解析了各类天线结构、工作原理、设计方法以及在实际应用中的优化策略。我们不仅关注理论的严谨性，更注重实践的可行性，力求为读者提供一套全面而系统的知识体系。 第一章：射频能量收集的基本原理与天线角色 本章将首先阐述射频（RF）能量收集的时代背景与技术价值。随着物联网（IoT）设备的激增，对续航能力的需求日益迫切，而传统的电池供电方式面临着更换频率高、维护成本大等瓶颈。射频能量收集作为一种潜在的解决方案，能够利用环境中无处不在的无线信号（如Wi-Fi、蜂窝网络、广播信号等）为设备提供微量但持续的能量，实现“永不落幕”的供电。 在此基础上，我们将聚焦天线在射频能量收集系统中的关键地位。天线不仅仅是信号的发射端，更是能量的“捕获器”。它通过其特定的电磁场耦合机制，将空间中传播的电磁波转换为可用的电信号。本章将从电磁波的传播特性入手，解释天线如何有效地接收和汇聚这些能量，并为后续的能量转换和存储奠定理论基础。 我们将详细介绍射频能量收集的能量密度问题，解释为何我们需要专门设计高效的天线来最大化能量捕获效率。同时，本章还将初步引入能量收集系统的基本构成，包括天线、匹配网络、整流器和储能元件，并强调天线在整个流程中的首要环节作用。 第二章：主流射频能量收集天线的设计与优化 本章是本书的重点，将详细介绍目前主流的、适用于射频能量收集的各类天线设计。我们将从基本的天线理论出发，逐步深入到针对能量收集场景的特殊设计考量。 偶极子天线与单极子天线： 作为最基本的天线形式，偶极子和单极子天线因其结构简单、易于实现而常被用于低频段的能量收集。本章将分析其在不同频段下的辐射效率、带宽以及如何通过尺寸、馈电方式等参数进行优化，以提高能量捕获能力。我们将讨论如何根据环境射频信号的特点（如频率、极化方式）来选择合适的偶极子或单极子构型。 微带天线（Patch Antenna）： 微带天线以其平面结构、易于集成、轻薄等优点，在物联网设备和可穿戴设备中有着广泛的应用前景。本章将深入解析微带天线的谐振原理、阻抗匹配以及如何通过改变贴片尺寸、介质基板参数、添加贴片上的切口或槽等方式，来拓宽其工作带宽和提高接收效率。我们将重点关注微带天线阵列在汇聚能量方面的优势，以及如何设计多单元微带天线以实现更高的能量收集密度。 螺旋天线（Helical Antenna）： 螺旋天线以其在圆极化方面的优势，特别适用于接收空间中极化方式不确定的射频信号。本章将介绍轴向模螺旋天线和法向模螺旋天线的工作原理，并分析其在不同螺旋半径、匝数、导线直径等参数对接收性能的影响。我们将探讨如何设计特定类型的螺旋天线以提高能量收集的鲁棒性。 定向天线（如八木天线、喇叭天线）： 虽然定向天线通常用于点对点的通信，但在某些特定的射频能量中继场景中，它们也扮演着重要的角色。本章将简要介绍这类天线的原理，并分析其在能量聚焦和定向传输方面的潜力。我们将讨论如何根据应用场景选择合适的定向天线，以及如何通过阵列组合来增强能量收集的定向性。 宽带和多频段天线： 鉴于环境中射频信号的复杂性，设计能够工作在多个频段的宽带天线对于提高能量收集效率至关重要。本章将介绍实现宽带或多频段设计的几种常用技术，例如：加载技术（如加载电感、容加载）、多谐振结构设计（如在贴片上开槽、折叠）、以及使用频率选择性表面（FSS）等。我们将分析不同技术在天线尺寸、效率和复杂度上的权衡。 天线阵列与能量汇聚： 为了提升捕获的能量密度，天线阵列是不可或缺的手段。本章将详细讲解如何设计和优化天线阵列，包括单元排列（如方形阵列、三角形阵列）、馈电网络的设计（以实现相位控制和幅度加权）、以及阵列因子对整体接收性能的影响。我们将重点介绍如何通过波束赋形技术，将来自特定方向或多个方向的射频能量有效地汇聚到中心点。 阻抗匹配与能量损耗： 射频能量收集系统中的最大功率传输定理要求天线与后续的整流电路之间进行精确的阻抗匹配。本章将深入探讨阻抗匹配的原理，介绍常用的匹配网络设计方法，如L型匹配网络、π型匹配网络、史密斯圆图的应用等。我们将分析阻抗失配引起的能量损耗，并提出优化匹配网络以最大化能量传输效率的策略。 第三章：射频能量收集天线的电磁仿真与测量 本章将聚焦于射频能量收集天线的实际设计流程，强调仿真工具和测量技术在验证和优化设计中的重要作用。 电磁仿真软件介绍与应用： 我们将介绍当前主流的电磁仿真软件，如HFSS, CST, COMSOL等，并阐述它们在天线设计中的基本功能，包括几何建模、材料设置、激励源定义、求解器选择以及后处理分析。本章将通过具体的案例，演示如何使用这些软件来设计、分析和优化不同类型的射频能量收集天线，例如预测天线的阻抗特性、辐射方向图、增益、效率以及在不同环境下的性能表现。 关键仿真参数与指标： 本章将详细讲解在仿真过程中需要关注的关键参数，包括回波损耗（S11）、电压驻波比（VSWR）、辐射效率、总效率、阻抗、增益、方向图等。我们将解释这些参数的物理意义，以及它们如何直接影响天线的能量收集性能。 实际测量方法与仪器： 理论仿真与实际测量之间存在差异。本章将介绍射频能量收集天线的实际测量方法，包括使用矢量网络分析仪（VNA）进行S参数测量，校准方法，以及如何测量天线的效率和辐射特性。我们将介绍暗室环境、标准增益天线等在测量中的作用。 仿真与测量的对比与验证： 仿真结果的准确性是设计成功的关键。本章将强调仿真结果与实际测量结果进行对比验证的重要性，并分析可能出现的差异原因，如制造公差、环境影响、模型简化等。我们将提供一些指导性的建议，如何根据测量结果反过来优化仿真模型。 优化设计流程： 结合仿真和测量，我们将提出一套完整的射频能量收集天线优化设计流程。从需求分析、初步设计、仿真优化、原型制作、实际测量，到最终的性能评估和迭代改进，层层递进，确保设计的鲁棒性和高效性。 第四章：射频能量收集天线在实际应用中的挑战与解决方案 本章将讨论射频能量收集天线在真实世界应用中所面临的挑战，并探讨相应的解决方案。 能量密度与收集效率的权衡： 射频能量的密度通常非常低，即使在高增益天线的设计下，收集到的能量也可能不足以驱动复杂的电子设备。本章将深入分析能量收集效率的影响因素，包括天线本身的效率、匹配网络的损耗、整流电路的效率以及环境的射频信号强度。我们将讨论如何通过优化天线阵列、采用高效率的整流电路以及选择合适的充电策略来克服能量收集效率低的难题。 环境适应性与鲁棒性： 实际环境中射频信号的分布是不均匀的，且极化方式、方向可能随时间变化。本章将讨论如何设计能够适应不同环境条件的天线。例如，采用圆极化天线以应对未知或变化的极化，设计具有较宽带宽的天线以捕获不同频率的信号，以及研究自适应天线技术，能够根据环境信号的变化自动调整其辐射特性。 多频段能量收集： 环境中的射频信号通常分布在多个频段（如2.4GHz的Wi-Fi，900MHz/1800MHz/2100MHz的蜂窝网络等）。本章将探讨如何设计能够同时从多个频段收集能量的天线，例如通过集成多个谐振单元或设计具有多个谐振点的宽带天线。我们将分析不同多频段设计方案的优缺点。 集成与小型化： 射频能量收集天线需要集成到各种设备中，这就对天线的设计提出了小型化和易于集成的要求。本章将介绍天线小型化技术，如加载技术、折叠技术、以及利用介质材料的介电常数等。同时，我们将讨论如何将天线与其他电子元件（如天线、整流器、储能元件）进行高效集成，以减小整体系统的体积和功耗。 安全性与电磁兼容性（EMC）： 射频能量收集系统在设计和部署过程中，需要考虑对人体健康和周边电子设备可能产生的电磁干扰。本章将简要提及相关的安全标准和电磁兼容性设计原则，以确保系统的安全可靠运行。 与能量管理系统的协同： 天线收集的能量需要有效地传输到能量管理系统进行处理和存储。本章将简要介绍能量管理系统的作用，以及天线设计如何与能量管理系统进行协同，以最大化整体能量收集系统的性能。 第五章：射频能量收集天线的前沿研究与未来展望 本章将对射频能量收集天线的最新研究进展进行梳理，并展望未来的发展趋势。 新型天线结构与材料： 介绍近年来出现的一些新型天线结构，如超材料天线、智能表面（RIS）、柔性天线、可穿戴天线等，以及它们在射频能量收集领域的潜在应用。探讨新型低损耗、高性能的电磁材料对天线性能提升的作用。 自适应与智能天线： 深入探讨自适应天线技术，包括基于机器学习的自适应波束赋形、自适应阻抗匹配等，以实现更高效、更智能的能量收集。 能量中继与无线供电网络： 展望射频能量收集天线在构建无线供电网络中的作用，以及能量中继技术如何与能量收集技术相结合，实现更远距离、更高效的无线能量传输。 与其他能源收集方式的融合： 探讨射频能量收集与其他能源收集技术（如太阳能、振动能、热电能）的融合，形成混合能源收集系统，以提高能源供应的可靠性和可持续性。 在特定领域的应用前景： 详细分析射频能量收集天线在物联网、智能家居、智慧医疗、工业自动化、环境监测、军事通信等领域的具体应用场景和发展潜力。 结论 本书旨在为读者提供一个关于射频能量收集天线的全面、深入的知识框架。通过对基本原理的阐述、主流设计的解析、仿真与测量的指导，以及实际应用挑战的探讨，我们希望读者能够掌握设计和优化射频能量收集天线所需的关键知识和技能。随着技术的不断发展，射频能量收集必将在未来的能源供应体系中扮演越来越重要的角色，而天线作为这一体系的核心组成部分，其研究与创新将持续推动着技术进步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格，老实说，非常有辨识度，它既有理工科特有的严谨与精确，却又在关键时刻展现出一种近乎散文诗般的精准描述力。尤其是在阐述一些高速电磁场行为或复杂耦合效应时，作者摒弃了晦涩难懂的行话堆砌，转而使用一些非常形象的比喻来搭建读者的认知桥梁。比如，对于某些波束赋形机制的解释，他用到了类似于水流汇聚与分散的动态画面来类比，这种处理方式极大地降低了理解门槛，让复杂的物理现象变得“可触摸”。同时，语气上保持了一种不卑不亢的学术风范，它不像某些翻译作品那样生硬，而是充满了作者自身长期的工程实践所沉淀下来的洞察力，读起来非常流畅自然，仿佛不是在阅读一本技术手册，而是在聆听一场高水平的专业讲座，充满了智慧的火花和深刻的见解。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于“实用性”的执着追求，让我这个长期在工程一线打滚的人深感佩服。它并非停留在理论的象牙塔内空谈，而是将大量的篇幅投入到了工程实现中的“陷阱”与“优化”上。书中详细剖析了在不同工作环境下，比如极端温度、高湿度或强磁干扰区域，传统天线设计方案会遭遇哪些实际难题，并给出了针对性的工程化解决方案。我特别留意了其中关于阻抗匹配网络设计的那一节，作者不仅给出了经典的理论计算方法，还配上了调试过程中常见的示波器波形分析案例，清晰地指出了如何通过实际测量数据来反推设计缺陷并进行微调。这种“实战经验”的分享，是纯理论书籍难以企及的宝贵财富，它直接缩短了理论到实践之间的距离，对于想要快速将知识转化为生产力的工程师而言，简直是如获至宝。

评分☆☆☆☆☆

最让我印象深刻的，是这本书在探讨未来趋势和挑战时所展现出的前瞻性视野。它并没有仅仅满足于介绍当前成熟的技术，而是大胆地触及了一些新兴领域，比如柔性天线材料的电磁性能衰减预测，以及在超宽带通信应用中，如何平衡增益与带宽之间的内在矛盾。作者在结尾部分提出的若干开放性研究课题，不仅仅是对读者知识的检验，更像是一种无声的邀请，鼓励后来的研究者们去探索尚未被完全攻克的难题。这种对未知领域的探索精神，使得这本书超越了一本单纯的技术参考书的范畴，它更像是一份行业内的“灯塔报告”，指引着从业者们在射频技术的广阔海洋中，不要停止向更深、更远的方向航行。整本书读完后，留下的不仅仅是知识，更是一种持续学习和突破自我的动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面上那张采用高光泽度的铜版纸印刷的图案，隐约透出一种深邃的科技感，那种冷峻的蓝色调与银色的字体搭配，仿佛直接将人拉入了前沿的射频工程世界。当我第一次翻开它时，那种纸张特有的油墨香气混合着印刷品的微尘气息，立刻唤起了我对理工科书籍的特殊情结。内页的排版也看得出是下了一番功夫的，字体清晰锐利，图表的布局严谨而又不失美观，即便是那些复杂的电磁波形图和电路原理图，也处理得井井有条，让人在阅读时不易产生视觉疲劳。特别是章节之间的过渡页设计，偶尔会插入一些与主题相关的历史性照片或者关键人物的侧写，这使得原本可能略显枯燥的技术论述增添了一份人文色彩，让读者在学习硬核知识的同时，也能感受到这个领域的发展脉络和那些奠基者的智慧光芒。这本书的实体书质感，完全符合国防工业出版社一贯的精工细作标准，拿在手里沉甸甸的，给人一种内容扎实、值得信赖的心理暗示，这种对物理载体的重视，在如今电子阅读盛行的时代，更显得难能可贵。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书在内容组织上的逻辑推进，简直是教科书级别的典范，它采取了一种由浅入深、层层递进的叙述方式，仿佛一位经验丰富的大师正在耐心地引导一个初学者。开篇对于电磁波谱和基础天线理论的梳理，如同给整个知识体系打下了一块坚不可摧的地基，没有丝毫的跳跃感，确保即便是背景知识稍弱的读者也能稳步跟上。随后，作者巧妙地将抽象的物理概念，通过大量贴近实际应用的案例和精妙的数学推导穿插进行，使得那些原本拗口的公式不再是孤立存在的符号，而是成为了解决具体工程问题的有力工具。阅读过程中，我深切体会到作者对于“系统性思维”的强调，他从不孤立地讨论某个部件，而是始终将天线放置于整个射频能量收集和传输的宏观链路中去考量，这种全局观的培养，对于提升工程实践能力无疑是至关重要的。读完一个章节，我总能清晰地勾勒出该技术点在整个系统中的定位和作用，这比单纯的知识点罗列要高效得多。