Dielectric Resonator Antennas pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Research Studies Pr Ltd

作者:Luk, K. M. (EDT)/ Luk, K. M./ Leung, K. W. (EDT)/ Leung, K. W.

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:

价格:1585.76元

装帧:HRD

isbn号码:9780863802638

丛书系列:

图书标签:

• Dielectric Resonator Antennas
• Antennas
• Microwave Engineering
• Electromagnetics
• Wireless Communication
• RF Design
• Impedance Matching
• Miniaturization
• Filter Design
• 5G

好的，以下是关于一本名为《Dielectric Resonator Antennas》的图书的详细介绍，内容将完全侧重于该领域的核心理论、设计方法和应用，而不会提及您提供的书名本身。 --- 介质谐振腔天线：理论、设计与前沿应用 导言：现代微波工程的基石 在高速通信、雷达系统以及射频识别（RFID）等尖端技术领域，对高性能、小型化天线系统的需求日益迫切。传统的金属天线在工作于更高频率，特别是毫米波及太赫兹频段时，往往面临尺寸过大、辐射效率低下以及集成度不足等严峻挑战。介质谐振腔（Dielectric Resonator, DR）技术应运而生，它提供了一种革命性的解决方案，通过利用高介电常数、低损耗的陶瓷材料作为谐振结构，实现了紧凑的尺寸和优异的辐射特性。 本书旨在全面、深入地剖析介质谐振腔天线（DRA）的电磁机理、系统化设计流程，并探讨其在未来无线系统中的广阔应用前景。内容涵盖了从基础电磁场理论到复杂阵列集成化的全过程。 第一部分：介质谐振腔基础理论与模式分析 本部分是理解所有介质谐振天线工作原理的基石。我们首先从麦克斯韦方程组出发，对无限大介质基板上的有限大介质柱进行电磁场分析。 1.1 介质谐振器的电磁特性 详细探讨了高品质因数（Q值）介质材料的物理特性，如介电常数 $(varepsilon_r)$ 和损耗角正切 $( an delta)$ 对谐振器性能的影响。重点分析了介质材料的温度稳定性和机械加工精度对最终工作频率的敏感性。 1.2 驻波模式与场分布 介质谐振器中的电磁场分布并非无限空间中的理想模式，而是受限于边界条件和馈电方式的特定模式。本书系统分类并推导了最常见的模式： 横电磁模式（$ ext{TEM}$ 模式）： 虽然严格意义上说，均匀介质柱中不存在理想 $ ext{TEM}$ 模式，但针对某些特殊结构（如环形或方形谐振器）的准模式分析至关重要。 横磁模式 ($ ext{T}M_{p q l}$ 模式)： 这是最常用的一组模式，特别是 $ ext{TM}_{010}$ 模式，它因其轴对称性、低交叉极化耦合和相对简单的尺寸关系而被广泛应用于单极子天线设计。我们详细推导了该模式的特征方程，并展示了如何通过数值方法求解本征频率。 横电模式 ($ ext{TE}_{p q l}$ 模式)： 分析了 $ ext{TE}$ 模式在特殊应用中的潜力，尤其是在需要窄波束或特定极化特性的场合。 1.3 边界条件与辐射机制 深入剖析了介质谐振腔与周围空气（或低介电常数基板）界面处的场耦合与辐射过程。不同于金属天线依赖于电流产生磁场，DRA 的辐射主要由介质表面上的等效电荷和磁荷分布驱动。通过切片法（Mode Matching Technique）和更先进的有限元法（FEM），精确预测天线的输入阻抗、辐射效率和远场方向图。 第二部分：关键结构设计与优化方法 本部分将理论知识转化为实用的设计工具，涵盖了最常用和创新性的介质谐振器结构。 2.1 基础结构的设计实践 圆柱形介质谐振器 (Cylindrical DRA)： 重点讲解如何根据目标工作频率和所需工作模式（如 $ ext{TM}_{010}$）确定谐振器的半径 ($a$) 和高度 ($h$)。讨论了通过改变 $h/a$ 比值来调节工作带宽和辐射效率的实用技巧。 方形介质谐振器 (Rectangular DRA)： 分析了其在实现窄带、高增益以及极化灵活性的优势，并提供了相应的尺寸设计公式。 2.2 宽带化与多频带技术 介质谐振腔天线的一个传统挑战是其固有的窄带特性（高 Q 值）。本部分聚焦于实现带宽扩展的技术： 模式去简并化 (Mode Degeneracy)： 通过引入特定的结构扰动（如在谐振腔顶部引入缝隙或切口），将两个或多个相邻模式耦合起来，形成宽带的特征。 耦合结构设计： 探讨了使用耦合探针、微带线或耦合孔径将能量耦合到谐振腔内部的优化策略，包括匹配网络的综合。 堆叠与并联谐振器： 介绍通过堆叠不同尺寸或不同介电常数的谐振器来实现多频带或宽带响应的先进方法。 2.3 馈电技术与效率提升 精确的馈电设计是实现最大功率传输的关键。本书详细比较了以下主流馈电技术： 探针馈电 (Probe Feeding)： 分析了探针的长度、直径及其在辐射单元中的位置对输入阻抗匹配的影响。 微带线耦合馈电 (Microstrip Coupling)： 探讨了耦合间隙长度、微带线宽度对耦合系数 ($k$) 的调控作用，这对于实现最优匹配至关重要。 缝隙馈电与侧面耦合： 适用于高功率或需要更佳隔离度的场合。 第三部分：高级配置与前沿应用 介质谐振腔的优势使其成为构建复杂天线系统的理想单元。本部分聚焦于阵列集成、多功能化和新兴应用。 3.1 介质谐振器阵列系统 在需要高增益或实现特定波束控制的应用中，DRA 阵列是主流选择。 阵列布局与互耦分析： 详细分析了单元间距对阵列性能的影响，并使用互阻抗矩阵法对单元间的电磁耦合进行精确建模。 平面与三维集成： 探讨了将 DRA 单元集成在低损耗基板上构建扫描阵列（如相控阵）的可行性，重点关注如何处理阵列边缘单元的性能退化问题。 3.2 多功能集成与小型化 集成滤波器与天线 (Antenna-Filter Co-design)： 利用介质谐振器的固有滤波特性，设计出集成度极高的收发一体化模块，显著减小系统尺寸。 嵌入式与封装技术： 讨论了将 DRA 结构直接嵌入到复合材料或封装结构中的方法，以满足军用或航空航天对隐身性和耐环境性的要求。 极化正交与波束操控： 利用非对称或复杂几何形状的谐振器（如椭圆柱形或环形），实现双极化或正交极化辐射，以提高信道容量。 结论与展望 本书总结了介质谐振腔天线在过去几十年中取得的工程成就，并展望了未来研究方向。特别指出，随着新一代超材料和可重构技术的发展，DRA 有望在 5G/6G 通信、空间探索和高分辨率成像雷达中扮演更加核心的角色。深入理解这些电磁基础和设计范式，是每一位致力于射频和微波工程领域研究人员和工程师的必备知识。

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