URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Неганов В.А., Клюев Д.С., Табаков Д.П. Устройства СВЧ и антенны: Теория и техника антенн
Id: 175944
 
1099 руб.

Устройства СВЧ и антенны: Теория и техника антенн. Ч.II

URSS. 2014. 728 с. Твердый переплет. ISBN 978-5-9710-0632-9.

 Аннотация

В первой части настоящего учебника были рассмотрены методы проектирования и конструктивной реализации устройств СВЧ: линий передачи различных видов, резонаторов, фильтров, фазовращателей, аттенюаторов, тройниковых соединений, направленных ответвителей, различных мостовых соединений, ферритовых устройств (вентилей, циркуляторов, фазовращателей) и СВЧ-устройств на полупроводниковых диодах. Приведены примеры применения устройств СВЧ в радиосвязи, радиолокации, измерительной аппаратуре и т.д.

Во второй части рассматриваются основные разделы теории и техники антенн. Освещаются вопросы расчета и конструирования различных типов антенн (от вибраторных до рупорных и антенных решеток, включая фазированные). Основное внимание уделяется антеннам СВЧ и расчетам их электромагнитных полей в ближней зоне, что очень важно при решении задач электромагнитной совместимости.

В книгу вошел оригинальный материал, полученный авторами. В частности, описан самосогласованный метод расчета электромагнитного поля антенн, позволяющий осуществлять непрерывный переход от поля на излучающей поверхности антенны к полю вне ее и обратно. Этот метод еще называется методом физической регуляризации.

Учебник предназначен для студентов специальностей: 210400 "Радиотехника" и 210601 "Радиоэлектронные системы и комплексы". Может быть использован разработчиками СВЧ-аппаратуры и антенно-фидерных устройств.


 Содержание

Предисловие
Список основных сокращений
Список основных обозначений
Глава 15. Назначение и классификация антенн
 15.1.  Основные понятия теории антенн
 15.2.  Структурная схема однолучевой антенны
 15.3.  Многолучевые антенны
Глава 16. Электродинамические основы теории антенн
 16.1.  Передающая и приемная антенны
 16.2.  Средний баланс энергии и эквивалентные схемы приемной и передающей антенн
 16.3.  Расчёт электромагнитных полей, создаваемых заданными электрическими и магнитными токами в однородной изотропной среде
 16.4.  Электрические и магнитные волны в безграничной среде
 16.5.  Расчёт электромагнитных полей излучающих систем в дальней, промежуточной и ближней областях
 16.6. Излучение электромагнитных волн элементарными излучателями
 16.7. Некоторые теоремы электродинамики, применяемые в теории антенн
 16.8*. Самосогласованная постановка задач расчета полей излучающих систем
Глава 17. Электрические параметры
 17.1. Векторная комплексная диаграмма направленности (ДН) антенны поляризационный базис
 17.2. Коэффициенты направленного действия и усиления антенны
 17.3. Сопротивление излучения поля в применении к передающим антеннам
 17.4. Входное сопротивление
 17.5. Коэффициент полезного действия антенны
 17.6*. Электрическая прочность и высотность антенн
 17.7* Действующая длина передающей антенны
 17.8*. Диапазонные свойства передающих антенн
 17.9*. Некоторые дополнительные связи между параметрами передающей антенны и сопротивлением излучения
 17.10 Электрические параметры приемных антенн приемной антенны
 17.11*. Энергетические соотношения в цепи приемной антенны и влияние приемной антенны на помехозащищенность радиолинии
 17.12. Поляризационные характеристики приемных антенн
 17.13*. Параметры электромагнитной совместимости антенн
Глава 18. Электрические симметричные
 18.1. Классическая постановка задачи о распределении тока по тонкому вибратору Уравнение Поклингтона
 18.2*. Сингулярные интегральные уравнения в теории трубчатых электрических вибраторов
 18.3*. Сингулярное интегральное представление (СИП) электромагнитного поля электрического вибратора
 18.4*. Распределение тока по электрическому вибратору (анализ при самосогласованном подходе)
 18.5*. Криволинейный полосковый вибратор, расположенный на цилиндрической поверхности
 18.6.  Приближенное распределение тока по электрическому вибратору, используемое при расчете его характеристик в дальней зоне
 18.7.  Электрические параметры прямолинейного симметричного вибратора в дальней зоне
 18.8*. Петлевой вибратор Пистолькорса
 18.9. Особенности применения симметричных вибраторов
Глава 19. Кольцевые (рамочные) антенны
 19.1. Введение
 19.2. Электрические параметры кольцевых антенн, размеры которых сравнимы с длиной волны, в дальней зоне
 19.3*. Применение сингулярных интегральных уравнений для электродинамического анализа кольцевой антенны
Глава 20. Несимметричные вибраторные
 20.1 Классификация, типы несимметричных антенн со смещенными клеммами
 20.2. Несимметричные антенны и метод зеркальных изображений
 20.3*. Широкополосные несимметричные вибраторы и антенны
 20.4.  Диаграммы направленности антенны с учетом влияния земли Несимметричный вибратор
 20.5.  Особенности применения несимметричных антенн
Глава 21. Антенные решетки
 21.1.  Антенные решетки и их классификация
 21.2.  Излучение линейной синфазной решетки
 21.3.  Линейные АР с равноамплитудным возбуждением и линейным изменением фазы
 21.4*. Влияние неравномерности амплитудного распределения на ДН линейной АР
 21.5*. Влияние фазовых искажений на ДН линейной решетки
 21.6 Излучение двух связанных вибраторов из двух связанных вибраторов связанных вибраторов
 21.7*. Обобщение метода сингулярных интегральных уравнений для связанных вибраторов
 21.8 Директорные антенны
 (антенны типа "волновой канал")
 21.9*. Скрещенные вибраторы с вращающейся поляризацией
 21.10.  Коэффициент направленного действия линейных АР
 21.11.  Понятие о непрерывном линейном излучателе
 21.12.  Плоские антенные решетки
 21.13*. Излучение плоской и пространственной синфазных решеток
 21.14. Решетка с линейным набегом фазы. Антенны с электрическим сканированием
 21.15*. Антенные решетки с неравноамплитудным распределением
 21.16*. Неэквидистантные антенные решетки
 21.17. Понятие о синтезе антенны по заданной диаграмме направленности
 21.17.3*. "Сверхнаправленность" и излучающих систем
 21.18.  Антенны бегущей волны и ДН линейной антенны
 21.19.  Коэффициент направленного действия антенны бегущей волны
 21.20*. Полосковые антенны типа "волновой канал" Уда-Яги и антенные решетки
Глава 22. Щелевые антенны
 22.1. Классификация щелевых антенн и их расчет с помощью принципа двойственности
 22.2*. Излучение щелей, прорезанных в металлических телах конечных размеров
 22.3. Волноводно-щелевые антенны
 22.4*. Применение метода сингулярных интегральных уравнений для расчета дифракции плоской электромагнитной волны на прямоугольном отверстии в идеально проводящей плоскости
Глава 23. Антенны бегущей волны
 23.1. Излучение прямолинейного провода с бегущей волной тока
 23.2*. Ромбическая антенна
 23.3 Спиральные антенны
 23.4*. Применение сингулярных интегральных уравнений к электродинамическому анализу цилиндрической спиральной антенны
 23.5. Антенны поверхностных волн
Глава 24. Антенны СВЧ в интегральном исполнении
 24.1. Классификация печатных полосковых антенн
 24.2. Полосковые печатные антенны прямоугольной и круглой формы
 24.3*. Печатные резонаторные излучатели для формирования излучения круговой поляризации
 24.4*. Печатные антенные решетки
 24.5*. Применение метода СИУ к расчету микрополосковых антенн
Глава 25. Частотно-независимые антенны
 25.1.  Принципы построения частотно-независимых антенн
 25.2.  Частотно-независимые спиральные антенны
 25.3.  Логопериодические антенны
Глава 26. Излучающие плоские раскрывы апертурных антенн
 26.1.  Внутренняя и внешняя задачи теории апертурных антенн СВЧ
 26.2.  Внешняя задача излучения плоского раскрыва (апертуры) антенн СВЧ
 26.3.  Излучение прямоугольной и круглой площадок при разных амплитудных распределениях поля
 26.4*. Влияния фазовых искажений на излучение площадки
 26.5. Коэффициент направленного действия и эффективная поверхность площадок
 26.6. Сравнение множителей направленности плоского раскрыва различной формы
 26.7. Метод эквивалентного линейного излучателя в анализе плоского раскрыва
Глава 27. Волноводные излучатели и рупорные антенны
 27.1. Излучение из открытого конца волновода----------
 27.2. Электромагнитные рупоры и методы их анализа
 27.3. Рупорные антенны с прямоугольным раскрывом
Глава 28. Зеркальные антенны
 28.1. Принцип действия зеркальных антенн и элементы их конструкции
 28.2. Геометрические характеристики параболических антенн
 28.3. Цилиндропараболические антенны
 28.4. Антенна с зеркалом в виде параболоида вращения (параболическая антенна)
 28.5*. Антенны с зеркалом в виде вырезки из параболоида вращения
 28.6* Двухзеркальные и многозеркальные антенны
 28.7*. Зеркальные антенны с диаграммой направленности специальной формы
 28.8*. Технические допуски на размеры зеркальных антенн при изготовлении и в процессе эксплуатации
 28.9*. Диапазонные свойства зеркальных антенн по направлению излучателя
 28.10*. Расчет характеристик зеркальных антенн методом гиперсингулярных интегральных уравнений
Глава 29. Линзовые антенны
 29.1.  Основные типы линзовых антенн
 29.2.  Уравнение профиля и толщина линзы
 29.3. Распределение амплитуд поля в раскрыве
 29.4*. Зонирование линз
 29.5*. Отражение электромагнитных волн от поверхностей линз и меры по его уменьшению
 29.6.  Диэлектрические линзы
 29.7.  Металлопластинчатые линзы
 29.8.  Металлодиэлектрические линзы
 29.9*. Металловоздушные (геодезические) линзы
 29.10*. Линзы с переменным коэффициентом преломления (неоднородные линзы)
Глава 30. Фазированные антенные решетки ЗОЛ. Общие сведения о фазированных антенных решетках Схемы построения. Элементная база
 30.2*. Пространственно-временная обработка сигнала в антенных системах
 30.3. Основные особенности сканирования
 30.4. Антенные решетки с фазовым сканированием
 30.5*. Антенны с частотным сканированием
 30.6. Линейная решетка СВЧ-излучателей
 30.7*. Многолучевые и совмещенные антенные решетки
 30.8*. Активные ФАР
 30.9. Антенные решетки с обработкой сигнала
 30.10. Основные применения многолучевых антенн
Глава 31* Обтекатели антенн и покрытия объектов, снижающие их радиолокационную видимость
 31.1 Обтекатели антенн
 31.2. Покрытия объектов, снижающие их радиолокационную видимость
Глава 32. Измерение параметров и характеристик излучения антенн
 32.1. Измерение диаграммы направленности
 32.2. Измерение коэффициента усиления антенны
Список литературы

 Предисловие

В соответствии с общеобразовательным стандартом дисциплина "Антенны и устройства СВЧ" является одной из основных для студентов радиотехнических и радиофизических специальностей, как будущих разработчиков аппаратуры СВЧ. Учебник написан на основе двух книг [П. 1,11.2], а также прочитанных авторами курсов лекций в Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики (г Самара) и Самарском государственном университете.

Основная причина написания учебника -- почти вся учебная литература либо написана очень давно [П.З-П.б], либо ориентирована в большей степени на вторую часть предмета и мало внимания уделяется устройствам СВЧ [П.7-П.9]. С другой стороны в научной литературе существует множество научных статей и книг, посвященных вопросам конструирования и проектирования СВЧ устройств и антенн (см, например, [П.10-П.13]). Однако в каждом источнике описываются различные подходы, используют различные термины и обозначения, существуют ошибки и описки Приведем только один пример. Поверхностный обзор литературы, посвященной резонаторам (как одному из самых значительных классов устройств СВЧ), может запутать студентов наличием явных противоречий в различных научных источниках. Это происходит потому, что резонаторы рассматриваются либо с точки зрения эквивалентных цепей с сосредоточенными постоянными, либо с точки зрения линий передачи, ограниченных неоднородностями. Эти два подхода приводят к одинаковым результатам при высоких значениях доб-ротности резонатора; при низких значениях добротности эквива-лентные схемы резонаторов не "работают", так как в этом случае нельзя использовать одночастотное приближение. Кроме того, при описании резонаторов СВЧ с помощью эквивалентных схем в виде колебательного контура с сосредоточенными элементами зачастую даже в научной литературе не говорится о том, что резонатор СВЧ - принципиально протяженный объект, а поэтому необходимо указать плоскость отсчета фаз (терминология матрицы рассеяния), относительно которой необходимо "привязать" эквивалентные параметры резонатора. Этот недостаток присутствует при записи матриц рассеяния практически любого устройства СВЧ: обычно фазовый множитель (определяющий положение плоскости отсчета фаз) опускается.

Что касается описания антенн, то в учебной литературе [П.9], как правило, опускается описание важнейших, с нашей точки зрения, электрических параметров передающих и приемных антенн, что было очень хорошо сделано в "старых книгах" [П.10,П.11].

Основным недостатком практически всей литературы по ан-теннам является некорректное описание электромагнитного поля в ближней зоне антенн. Например, для вибраторных антенн отсутствует связь между током проводимости и напряженностями электрического и магнитного полей излучения. Поэтому в литературе даже появились работы, ставящие под сомнение уравнения Максвелла Негановым В.А. разработан метод физической регуляризации некорректно поставленных по Адамару электродинамических задач (иногда он называется самосогласованным методом) (П. 15). Суть метода заключается в записи сингулярных интегральных представлений (СИП) электромагнитного поля, позволяющих осуществлять непрерывный переход от напряженностей электромагнитного поля излучения к поверхностному току проводимости на антенне. Таким образом удовлетворяются граничные условия электродинамики, устанавливающие связь между токами и напряженностями элект-рического и магнитного полей. Из СИП, записанных для самосог-ласованных физической и математической моделей задачи, легко получаются сингулярные интегральные уравнения (СИУ) относи-тельно токов на поверхности антенн. Таким образом, подход позволяет устранять некорректные формулировки краевых задач для антенн в виде интегральных уравнений Фредгольма первого рода Метод физической регуляризации позволил выявить ряд новых свойств электромагнитного поля: на примере вибраторной антенны показано, что в промежуточной зоне электромагнитное поле не является чисто поперечным; установлены условия однонаправленного режима излучения для кольцевой (рамочной) антенны; установлены условия возникновения режимов стоячих, бегущих и смешанных волн в цилиндрической спиральной антенне; определены входные сопротивления для многих типов антенн. Одна из основных идей книги - разумное использование приближений в физических моделях. Например, тонкопроволочное приближение для вибраторной антенны приводит к интегральному уравнению Фредгольма первого рода (интегральные уравнения Поклингтона и Халлена), а модель вибраторной антенны в виде идеально проводящей полой трубки - к СИУ с гиперсингулярным ядром Надеюсь, что книга даст новый надежный математический аппарат для оценки антенн с точки зрения их электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии.

Другой существенной причниной написания учебника является почти практическая невозможность использования существующей учебной литературы при выполнении курсовой или контрольной работ, которые как правило, предусматриваются в этом курсе. В качестве примера сошлемся на методические указания к выполне-нию контрольных и курсовых работ [П. 16], в которыхпри их выполнении предлагается использовать научную литературу и справочники [П.12-П.14], издания до 1980 года, которую невозможно найти студентам.

С учетом вышесказанного существует необходимость в написа-нии учебника, в котором проведено методическое обобщение литературы по устройствам СВЧ и антеннам, адекватно отражающего современное состояние рассматриваемого вопроса и пригодного для его использования в учебном процессе для студентов радиотехнических специальностей -- будущих разработчиков СВЧ-аппарату-ры.

Как было сказано выше, учебник ориентирован также на выполнение курсовых работ; в нем приведено большое количество необходимых расчетных соотношений, справочного материала, таблиц Приведены также и примеры расчетов. С этой точки зрения учебник на наш взгляд выполняет роль справочника по проектированию устройств СВЧ и антенн.

Настоящая книга явилась отражением многочисленных трудов различных авторов из школы В.А. Неганова за последние несколько десятилетий. Авторы систематически делают ссылки на источники, откуда взят материал.

У одного из соавторов достаточно большой опыт в подготовке научно - методической литературы. Им написано в соавторстве учебник по электродинамике [П.17], несколько учебных пособий и монографий, посвященных разработке электродинамических методов расчета устройств СВЧ и антенн. [П.15,П.18].

Книга разбита на 2 большие части, к каждой из которых введены свои обозначения. Для упрощения понимания содержания книги в ее начале по этим частям приведены основные обозначения физических величин, несколько отличающиеся от общепринятых. Список используемой литературы разбит по главам книги, предисловию и введению. Ссылки на используемую литературу в предисловии и введении обозначаются соответственно как П.М и B.L, где М и L - порядковые номера источников, на которые автор ссылается в предисловии и введении соответственно. Ссылки в главах учебного пособия обозначаются как [N.M], где N - номер главы, а М - порядковый номер источника в разделе "Литература к главе N".

По мнению авторов, введение двух градаций материала должно способствовать лучшему изучению курса. Разделы, обозначенные звездочкой, - более сложный материал, относительно громоздкие выводы, а также дополнительные компоненты. В разделах без звездочек описан минимально необходимый материал курса.

Во введении приведены условные графические обозначения функциональных устройств СВЧ по единой системе конструкторской документации (ЕСКД). Авторы в силу учебного характера материала книги не всегда придерживались этих обозначений, но считают, что студенты должны знать о существовании ЕСКД по функциональным устройствам СВЧ.

Авторы глубоко признательны Заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., проф. Раевскому СБ. (Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева) за рецензирование книги. Его советы и ценные замечания способствовали улучшению качества книги.

В.А. Неганов


 Об авторах

Вячеслав Александрович НЕГАНОВ • Доктор физико-математических наук. Окончил Куйбышевский государственный университет. Работает в Поволжском государственном университете телекоммуникаций и информатики (г. Самара). Основатель и заведующий (с 1995 г.) кафедрой основ конструирования и технологии радиотехнических систем. Область научных интересов — электродинамика, техника СВЧ и антенны. Ввел в электродинамику сингулярные и гиперсингулярные интегральные уравнения и сингулярное интегральное представление электромагнитного поля; разработал метод ортогонализирующей подстановки для решения некоторых электродинамических задач; свел краевые задачи для некоторых антенн и линий передач к сингулярным (гиперсингулярным) интегральным уравнениям. Автор более 600 научных и учебно-методических трудов. Имеет более 30 патентов и авторских свидетельств. Почетный радист, лауреат Губернской премии в области науки и техники, обладатель двух серебряных медалей ВДНХ за разработку невзаимных ферритовых устройств. Академик Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова и Академии медико-технических наук РФ. Основатель научной школы «Некорректные задачи электродинамики и техники СВЧ». Заместитель главного редактора журнала «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» (включен в список ВАК). Организатор Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов».

 Об авторах

Дмитрий Сергеевич КЛЮЕВ • Доктор физико-математических наук. Окончил с отличием Поволжскую государственную академию телекоммуникаций и информатики (ныне — Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ)). В 2005 г. защитил кандидатскую диссертацию по специальности «радиофизика», в 2012 г. — докторскую диссертацию по той же специальности. Работает доцентом кафедры основ конструирования и технологии радиотехнических систем ПГУТИ. Область научных интересов — электродинамика, техника СВЧ и антенны. Автор более 50 научных трудов.





 Об авторах

Дмитрий Петрович ТАБАКОВ • Кандидат физико-математических наук. Окончил с отличием Поволжскую государственную академию телекоммуникаций и информатики. В 2008 г. защитил кандидатскую диссертацию по специальности «радиофизика». Работает доцентом кафедры основ конструирования и технологии радиотехнических систем ПГУТИ. Область научных интересов — электродинамика, антенны, оптика, численные методы математического моделирования. Автор монографии и более 10 статей, опубликованных в журналах, включенных в список ВАК.
 
© URSS 2016.

Информация о Продавце