书籍详情
时间反演电磁学
作者：王秉中，王任 著
出版社：科学出版社
出版时间：2019-11-01
ISBN：9787030626523
定价：¥88.00
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内容简介
《时间反演电磁学》在论述时间反演电磁学的产生背景、现状和发展趋势的基础上，系统地介绍时间反演电磁学中的三个核心问题，即时间反演电磁波的传播特性、时间反演电磁波应用系统及电磁信号时间反演操作的实现方法。
作者简介
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目录
目录
第一篇 时间反演电磁学的背景和基础
第1章 绪论 3
1.1 时间反演电磁波传播特性的研究进展 4
1.2 时间反演电磁波应用系统的研究进展 5
1.2.1 时间反演通信系统 5
1.2.2 时间反演雷达系统 8
1.3 本书内容导读 10
参考文献 11
第2章 时变电磁场的基本理论 15
2.1 电磁场基本方程 15
2.2 场的辅助位函数表示法 17
2.2.1 Lorentz辅助位 18
2.2.2 用两个标量位表示无源区的场 20
2.2.3 Hertz矢量位 21
2.3 场的积分表达式 22
2.3.1 无界空间中波动方程的积分形式解 22
2.3.2 有界空间中波动方程的积分形式解 28
参考文献 30
第二篇 时间反演电磁波的传播特性
第3章 时间反演电磁波的基本特性 33
3.1 时间反演解 33
3.2 时间反演腔 34
3.2.1 标量波动问题的时间反演腔 34
3.2.2 矢量波动问题的时间反演腔 37
3.2.3 矢量时间反演场的空间聚焦特性 40
3.3 时间反演镜模型 47
参考文献 49
第4章 时间反演电磁波在腔体内的聚焦特性 51
4.1 边界条件对时间反演电磁场空间聚焦模式的影响 51
4.1.1 矩形金属腔中的时间反演多中心聚焦 51
4.1.2 平行板波导中时间反演电磁场的环状连续聚焦 55
4.2 波导内的时间反演场 60
4.2.1 矩形波导内的TEm0模式的时间反演场 60
4.2.2 一端短路的矩形波导内的TEm0模式的时间反演场 66
参考文献 69
第5章 散射结构辅助的时间反演超分辨率聚焦 71
5.1 小金属球散射场分析 71
5.1.1 偶极子源激励情况散射场求解 71
5.1.2 单金属散射体情况并矢格林函数分析 82
5.1.3 金属球阵列情况并矢格林函数分析 85
5.2 小金属球辅助的时间反演超分辨率聚焦 87
5.2.1 时间反演场超分辨率聚焦数值求解结果 87
5.2.2 小金属球辅助的聚焦分辨率讨论 89
5.3 金属丝阵列辅助的时间反演远场超分辨率聚焦 93
5.3.1 周期金属丝阵列的模式转换原理 94
5.3.2 平面金属丝阵列辅助的远场超分辨率聚焦 98
5.3.3 平面金属丝阵列辅助的远场时间反演聚焦实验 100
5.3.4 加载金属丝阵列的时间反演微结构天线 101
参考文献 103
第三篇 时间反演电磁波应用技术与应用系统
第6章 时间反演信号的时域聚焦 107
6.1 从信道响应的角度看时间反演时域聚焦 107
6.1.1 时间反演多用户系统的信道矩阵分析 107
6.1.2 亚波长间距一般天线阵的时间反演时域聚焦 109
6.1.3 二次相位色散对亚波长阵列的影响 111
6.2 基于时间反演时域聚焦特性的密集多通道天线 114
6.2.1 色散分多址接入技术 114
6.2.2 色散延迟线加载的密集多通道天线 116
6.3 基于时间反演信号聚焦的时域匿迹通信系统 118
参考文献 120
第7章 时间反演超宽带脉冲通信 121
7.1 超宽带室内信道模型 121
7.1.1 IEEE 802.15.3a超宽带室内信道模型 121
7.1.2 确定信道模型 124
7.2 时间反演脉冲超宽带通信系统仿真 126
7.3 时间反演脉冲超宽带通信的功率优化控制 130
7.3.1 时间反演信号和补偿系数 130
7.3.2 确定信道下功率补偿后的系统性能 131
7.4 后置时间反演MIMO超宽带通信 133
7.4.1 后置时间反演MIMO超宽带通信系统 133
7.4.2 后置时间反演MIMO超宽带通信性能分析 135
7.5 室内超宽带动态时间反演系统的鲁棒性分析 140
7.6 时间反演超宽带脉冲数据传输通信实验 144
7.6.1 系统结构 144
7.6.2 编码、调制与解调 145
7.6.3 信息传输实验 146
参考文献 147
第8章 时间反演系统响应和时间反演算子 149
8.1 时间反演镜的系统响应 149
8.1.1 回波模式的时间反演镜 149
8.1.2 传输模式的时间反演镜 150
8.2 标量波时间反演算子 150
8.2.1 时间反演算子及其特征值系统 150
8.2.2 迭代时间反演镜法 152
8.3 电磁波时间反演算子 154
8.3.1 玻恩近似 154
8.3.2 回波模式时间反演算子 156
8.3.3 传输模式时间反演算子 158
8.4 多散射下的传输矩阵和时间反演算子 159
参考文献 163
第9章 时间反演成像算法 164
9.1 标量波时间反演算子分解法 164
9.2 电磁波时间反演算子分解法 166
9.2.1 回波模式特征值分析及伪谱定义 166
9.2.2 传输模式特征值分析及伪谱定义 167
9.3 标量波时间反演多重信号分类法 168
9.4 电磁波时间反演多重信号分类法 172
9.4.1 特征值系统和TR-MUSIC伪谱定义 172
9.4.2 扩展目标的TR-MUSIC探测与成像 173
参考文献 179
第10章 时间反演超分辨率成像与探测 181
10.1 光栅结构的散射场分析 181
10.1.1 p极化波 182
10.1.2 s极化波 185
10.2 光栅结构辅助的目标超分辨率成像 187
10.2.1 源目标成像 187
10.2.2 散射体目标成像 191
10.3 平面谐振微结构阵列辅助的拓展目标超分辨率成像 196
10.4 基于TR-相位纹的亚波长扰动识别 199
参考文献 201
第11章 时间反演无线功率传输 202
11.1 时间反演电磁波的自适应方向回溯特性 202
11.1.1 时间反演波束综合方法 202
11.1.2 时间反演综合方法的波束特征 203
11.1.3 波束综合算例 206
11.2 时间反演定域功率传输 209
11.2.1 时间反演空间电磁场赋形 209
11.2.2 时间反演定域无线输能实验 211
11.3 基于时间反演的大规模MIMO能量传输系统 213
11.3.1 基于时间反演的大规模MIMO能量传输系统结构 213
11.3.2 基于时间反演的大规模MIMO系统中功率平衡方案 216
参考文献 218
第四篇 时间反演电磁信号的产生
第12章 电磁时间反演镜的实现 221
12.1 基于数字信号处理技术实现电磁信号时间反演 221
12.2 基于时域成像原理实现电磁信号时间反演 222
12.2.1 时域成像原理 222
12.2.2 实现方案 225
12.2.3 实验验证 227
12.3 基于色散补偿原理实现电磁信号波形时间反演 229
12.3.1 理论推导及反演条件 229
12.3.2 实验验证 231
12.4 基于瞬变介质实现电磁信号波形时间反演 233
12.4.1 空(时)不连续性界面处电磁散射的理论分析 233
12.4.2 瞬变介质数值仿真 234
12.4.3 基于时变传输线实现电磁信号波形时间反演 236
参考文献 239
第一篇 时间反演电磁学的背景和基础
第1章 绪论 3
1.1 时间反演电磁波传播特性的研究进展 4
1.2 时间反演电磁波应用系统的研究进展 5
1.2.1 时间反演通信系统 5
1.2.2 时间反演雷达系统 8
1.3 本书内容导读 10
参考文献 11
第2章 时变电磁场的基本理论 15
2.1 电磁场基本方程 15
2.2 场的辅助位函数表示法 17
2.2.1 Lorentz辅助位 18
2.2.2 用两个标量位表示无源区的场 20
2.2.3 Hertz矢量位 21
2.3 场的积分表达式 22
2.3.1 无界空间中波动方程的积分形式解 22
2.3.2 有界空间中波动方程的积分形式解 28
参考文献 30
第二篇 时间反演电磁波的传播特性
第3章 时间反演电磁波的基本特性 33
3.1 时间反演解 33
3.2 时间反演腔 34
3.2.1 标量波动问题的时间反演腔 34
3.2.2 矢量波动问题的时间反演腔 37
3.2.3 矢量时间反演场的空间聚焦特性 40
3.3 时间反演镜模型 47
参考文献 49
第4章 时间反演电磁波在腔体内的聚焦特性 51
4.1 边界条件对时间反演电磁场空间聚焦模式的影响 51
4.1.1 矩形金属腔中的时间反演多中心聚焦 51
4.1.2 平行板波导中时间反演电磁场的环状连续聚焦 55
4.2 波导内的时间反演场 60
4.2.1 矩形波导内的TEm0模式的时间反演场 60
4.2.2 一端短路的矩形波导内的TEm0模式的时间反演场 66
参考文献 69
第5章 散射结构辅助的时间反演超分辨率聚焦 71
5.1 小金属球散射场分析 71
5.1.1 偶极子源激励情况散射场求解 71
5.1.2 单金属散射体情况并矢格林函数分析 82
5.1.3 金属球阵列情况并矢格林函数分析 85
5.2 小金属球辅助的时间反演超分辨率聚焦 87
5.2.1 时间反演场超分辨率聚焦数值求解结果 87
5.2.2 小金属球辅助的聚焦分辨率讨论 89
5.3 金属丝阵列辅助的时间反演远场超分辨率聚焦 93
5.3.1 周期金属丝阵列的模式转换原理 94
5.3.2 平面金属丝阵列辅助的远场超分辨率聚焦 98
5.3.3 平面金属丝阵列辅助的远场时间反演聚焦实验 100
5.3.4 加载金属丝阵列的时间反演微结构天线 101
参考文献 103
第三篇 时间反演电磁波应用技术与应用系统
第6章 时间反演信号的时域聚焦 107
6.1 从信道响应的角度看时间反演时域聚焦 107
6.1.1 时间反演多用户系统的信道矩阵分析 107
6.1.2 亚波长间距一般天线阵的时间反演时域聚焦 109
6.1.3 二次相位色散对亚波长阵列的影响 111
6.2 基于时间反演时域聚焦特性的密集多通道天线 114
6.2.1 色散分多址接入技术 114
6.2.2 色散延迟线加载的密集多通道天线 116
6.3 基于时间反演信号聚焦的时域匿迹通信系统 118
参考文献 120
第7章 时间反演超宽带脉冲通信 121
7.1 超宽带室内信道模型 121
7.1.1 IEEE 802.15.3a超宽带室内信道模型 121
7.1.2 确定信道模型 124
7.2 时间反演脉冲超宽带通信系统仿真 126
7.3 时间反演脉冲超宽带通信的功率优化控制 130
7.3.1 时间反演信号和补偿系数 130
7.3.2 确定信道下功率补偿后的系统性能 131
7.4 后置时间反演MIMO超宽带通信 133
7.4.1 后置时间反演MIMO超宽带通信系统 133
7.4.2 后置时间反演MIMO超宽带通信性能分析 135
7.5 室内超宽带动态时间反演系统的鲁棒性分析 140
7.6 时间反演超宽带脉冲数据传输通信实验 144
7.6.1 系统结构 144
7.6.2 编码、调制与解调 145
7.6.3 信息传输实验 146
参考文献 147
第8章 时间反演系统响应和时间反演算子 149
8.1 时间反演镜的系统响应 149
8.1.1 回波模式的时间反演镜 149
8.1.2 传输模式的时间反演镜 150
8.2 标量波时间反演算子 150
8.2.1 时间反演算子及其特征值系统 150
8.2.2 迭代时间反演镜法 152
8.3 电磁波时间反演算子 154
8.3.1 玻恩近似 154
8.3.2 回波模式时间反演算子 156
8.3.3 传输模式时间反演算子 158
8.4 多散射下的传输矩阵和时间反演算子 159
参考文献 163
第9章 时间反演成像算法 164
9.1 标量波时间反演算子分解法 164
9.2 电磁波时间反演算子分解法 166
9.2.1 回波模式特征值分析及伪谱定义 166
9.2.2 传输模式特征值分析及伪谱定义 167
9.3 标量波时间反演多重信号分类法 168
9.4 电磁波时间反演多重信号分类法 172
9.4.1 特征值系统和TR-MUSIC伪谱定义 172
9.4.2 扩展目标的TR-MUSIC探测与成像 173
参考文献 179
第10章 时间反演超分辨率成像与探测 181
10.1 光栅结构的散射场分析 181
10.1.1 p极化波 182
10.1.2 s极化波 185
10.2 光栅结构辅助的目标超分辨率成像 187
10.2.1 源目标成像 187
10.2.2 散射体目标成像 191
10.3 平面谐振微结构阵列辅助的拓展目标超分辨率成像 196
10.4 基于TR-相位纹的亚波长扰动识别 199
参考文献 201
第11章 时间反演无线功率传输 202
11.1 时间反演电磁波的自适应方向回溯特性 202
11.1.1 时间反演波束综合方法 202
11.1.2 时间反演综合方法的波束特征 203
11.1.3 波束综合算例 206
11.2 时间反演定域功率传输 209
11.2.1 时间反演空间电磁场赋形 209
11.2.2 时间反演定域无线输能实验 211
11.3 基于时间反演的大规模MIMO能量传输系统 213
11.3.1 基于时间反演的大规模MIMO能量传输系统结构 213
11.3.2 基于时间反演的大规模MIMO系统中功率平衡方案 216
参考文献 218
第四篇 时间反演电磁信号的产生
第12章 电磁时间反演镜的实现 221
12.1 基于数字信号处理技术实现电磁信号时间反演 221
12.2 基于时域成像原理实现电磁信号时间反演 222
12.2.1 时域成像原理 222
12.2.2 实现方案 225
12.2.3 实验验证 227
12.3 基于色散补偿原理实现电磁信号波形时间反演 229
12.3.1 理论推导及反演条件 229
12.3.2 实验验证 231
12.4 基于瞬变介质实现电磁信号波形时间反演 233
12.4.1 空(时)不连续性界面处电磁散射的理论分析 233
12.4.2 瞬变介质数值仿真 234
12.4.3 基于时变传输线实现电磁信号波形时间反演 236
参考文献 239
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