毫米波與亞毫米波準光技術

《毫米波與亞毫米波準光技術》一書的出版社是北京郵電大學出版社，作者是俞俊生，陳曉東。

基本介紹

• 書名：毫米波與亞毫米波準光技術
• 作者：俞俊生，陳曉東
• ISBN：9787563521418
• 出版社：北京郵電大學出版社

圖書信息

作　者：俞俊生，陳曉東。 著 叢 書 名：毫米波與亞毫米波準光技術，出 版 社：北京郵電大學出版社，ISBN：9787563521418 ，出版時間：2010-01-01。 版 次：2010年1月第一版。頁 數：166頁。 裝 幀：平裝 。開 本：787mm*1092mm 16開。所屬分類：圖書 > 科技 > 國防重點、移動通信國際優秀著作、航天航空、THz領先技術、微波通信、毫米波與亞毫米波通信、緊縮場天線測量系統、高斯波束傳播理論。

內容簡介

《毫米波與亞毫米波準光技術》基於北京郵電大學電磁場與微波技術國際開放實驗室（桃園實驗室）所研究的毫米波與亞毫米波準光網路項目而成，包括完整的毫米波與亞毫米波分析方法、準光學基礎概念及分析方法、高斯波束在準光學中的套用分析方法、三反射緊縮場天線測試系統的基礎等理論方面；還包括對準光濾波器的分析設計及其設計方法、準光學仿真軟體的介紹、天線近場以及遠場測量等實用方面。

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目錄

第1章 緒論

1.1 準光技術的套用

1.2 技術現狀

1.3 本書主要內容

參考文獻

第2章 高斯波束傳播

2.1 基本高斯波束的傳播

2.1.1 近軸波動方程

2.1.2 柱坐標下高斯波束的基模

2.1.3 一維、二維直角坐標系下的高斯基模

2.2 高斯波束傳播的描述

2.2.1 基模在束腰附近的能量分布

2.2.2 基模能量分布

2.2.3 共焦距離：近場與遠場

2.3 高斯波束的高次模

2.3.1 柱坐標下高斯波束的高次模

2.3.2 直角坐標系下的高次模

2.4 高斯波束的測量

2.5 高斯波束參數的關係

參考文獻

第3章 高斯波束轉換

3.1 射線矩陣與複雜波束參數

3.2 典型的波束轉移矩陣

3.2.1 自由空間中的波束轉移矩陣

3.2.2 介質連線處的波束轉移矩陣

3.2.3 薄透鏡的波束轉移矩陣

3.2.4 橢球面鏡的波束轉移矩陣

3.3 透過聚焦器件時高斯波束的轉換

3.3.1 一般準光系統中高斯波束的轉換

3.3.2 薄透鏡的傳輸特性

3.3.3 高斯望遠鏡

3.4 模式匹配

參考文獻

第4章 饋源

4.1 高斯波束展開

4.2 波前曲率半徑

4.3 波束半徑

4.4 束腰位置以及復幅度

4.5 不同饋源的高斯波束展開

4.5.1 空腔圓形介質波導的EH11模式

4.5.2 波紋喇叭饋源

4.5.3 圓光滑內壁喇叭饋源

4.5.4 雙模喇叭饋源

4.5.5 錐角喇叭饋源

4.5.6 幾種饋源的比較

4.6 饋源的加工工藝

參考文獻

第5章 頻率選擇表面

5.1 頻率選擇表面簡介

5.2 頻率選擇表面的發展與現狀

5.3 頻率選擇表面的套用

5.4 頻率選擇表面的幾何參數

5.5 頻率選擇表面的分析方法

5.6 頻率選擇表面的設計方法

5.6.1 頻率選擇表面的設計思路

5.6.2 準光系統中頻率選擇表面的設計考慮

5.6.3 54GHz低通型頻率選擇表面的設計與仿真

5.7 頻率選擇表面的測試

5.8 頻率選擇表面性能的影響因素及改進方法

參考文獻

第6章 準光網路反射面設計

6.1 橢球面反射鏡設計

6.2 拋物面反射鏡天線

參考文獻

第7章 衍射高斯波束分析法

7.1 高斯波束分解

7.1.1 雙窗函式

7.1.2 高斯波束係數

7.1.3 軸向分量

7.1.4 用FFT計算二維積分

7.2 邊界衍射波

7.2.1 前向場分布

7.2.2 後向場分布

7.2.3 斜入射時衍射場分布

7.2.4 高斯波束的反射

7.2.5 表面外推法

7.2.6 遠場的計算

7.3 反射鏡面

7.4 衍射高斯波束分析方法小結

7.5 其他方法簡介

參考文獻

第8章 周期矩量法

8.1 多層頻率選擇表面的幾何結構

8.2 互阻抗法

8.3 平面波在多層介質中的傳輸與反射

8.4 脊頂函式展開

8.5 三角形劃分的遞歸算法

8.6 影響因素

8.6.1 柵瓣的影響

8.6.2 極化的影響

8.7 建模方法

8.7.1 縫隙型或口徑型陣列的建模

8.7.2 混合電流系統矩陣的建立

8.7.3 帶厚度的FSS的建模

8.8 FSSDesignTool軟體介紹

參考文獻

第9章 準光系統仿真軟體SiMatrix介紹

9.1 概述

9.2 SiMatrix漫遊

9.2.1 界面介紹

9.2.2 視圖視窗

9.2.3 選單和工具列

9.2.4 工程管理視窗

9.2.5 輸出視窗

9.2.6 監視視窗

9.3 坐標系統和單位設計

9.3.1 坐標系統設計

9.3.2 工程及單位設計

9.4 模型設計及操作

9.4.1 饋源

9.4.2 橢球面反射鏡設計

9.4.3 雙曲面反射鏡設計

9.4.4 拋物面反射鏡設計

9.4.5 雙色器的設計

9.4.6 光路搭建及模型操作

9.4.7 光路設定

9.4.8 進行仿真

9.4.9 結果查看

9.5 實例

9.5.1 光路設計

9.5.2 光路搭建

參考文獻

第10章 系統測試

10.1 基本原理

10.1.1 近場與遠場

10.1.2 平面波理論

10.1.3 基本原理

10.1.4 探頭補償原理

10.2 測試過程

10.2.1 系統的測試方法

10.2.2 測試結論及討論

10.3 小結

參考文獻

第11章 緊縮場天線測量系統

11.1 背景介紹

11.2 CATR的類型

11.3 CATR的設計

11.3.1 波帶動態跟蹤理論

11.3.2 設計CATR

參考文獻

附錄復射線理論

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前言

毫米波是指波長在1～10mm之間的電磁波，其頻率介於30～300GHz，亞毫米波是指波長在0.1～1mm之間的電磁波，其頻率介於300～3000GHz，其在軍事、民用方面有廣泛的用途，如通信、目標探測、制導、遙感，不接觸式的金屬探測等，尤其在空間上有廣泛的用途，特別是在40GHz以上，以空間遙感為主的領域，如氣象衛星中的大氣溫度與濕度的垂直分布的測量，我國的風雲三號A極軌氣象衛星就載有60GHz的溫度計和150GHz的溫度計。在軍用方面，美國的新一代高頻軍事通信衛星（AE-HF）載有Ka波段（20～32GHz）的相控陣通信系統與Ka星間鏈路通信系統。以上兩方面的套用相比低端微波與紅外，毫米波與亞毫米波有不可比擬的優越性。

另外，毫米波與亞毫米波技術也是電磁計算技術與複雜高精度工藝技術的結晶。由於其波長在毫米級，其製造精度要求極高，以反射面（拋物、橢球或雙曲面）為例，在100GHz時，形面精度要小於0.06mm，對於直徑大於500mm的反射面的加工是一項嚴峻的挑戰，對於口面尺寸只有幾個波長（一般在3個波長以下）、內部又有複雜齒槽的饋源，其製造難度更大。

做為一個完整的毫米波與亞毫米波系統，應包括信號源、接收前端、混頻、能量傳輸與分配網路、測量等，反射面系統是最重要的前端設備，也是其分析與設計理論最複雜的部分。在此基礎上，配備不同的電路部件，即可完成整個毫米波系統的功能。反射面分析一般常分為幾何光學法、物理光學法，對於更高精度的要求如旁瓣的要求，可採用物理光學與uTD等相結合的方法，但它們需要在反射面口面的每一點進行積分計算，對於大口徑的天線（如口面直徑/波長大於100以上的），需要巨大的計算量。雖然從單純的計算速度來講，現在的計算硬體已不成問題，但對於需要多次最佳化工程設計來說，還需反覆修改計算，特別對於多反射面、多通道系統來說，分析計算的時間就更長。

在反射面天線的分析與設計方面，目前雖然有如TICRA公司的GRASP軟體（物理光學與UTD的混合法）可進行分析，波紋喇叭也可用通用電磁仿真軟體如HFSS、MwS進行分析，但真正具有自主智慧財產權的軟體，均分散在各研製單位的研製者中，離商用軟體的功能還有很大的距離，俞俊生、陳曉東兩位教授研製的SiMatrix軟體，其最大優點是利用衍射高斯波束法（DBGA）能對多反射面系統進行快速分析，具有模組化的特點。

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