首页资源分类应用软件matlab > Electromagnetic Waves and Antennas(2008)

Electromagnetic Waves and Antennas(2008)

已有 456468个资源

下载专区

文档信息举报收藏

标    签: ElectromagneticWavesAntennas

分    享:

文档简介

Electromagnetic 

Waves and Antennas 

Sophocles J. Orfanidis ECE Department 

Rutgers University 

94 Brett Road 

Piscataway, NJ 08854-8058 Tel: 732-445-5017 

e-mail: orfanidi@ece.rutgers.edu 

Publication Date : 2008

This book provides a broad and applications-oriented introduction to electromagnetic waves and antennas. Current interest in these areas is driven by the growth in wireless and fiber-optic communications, information technology, and materials science. Communications, antenna, radar, and microwave engineers must deal with the generation, transmission, and reception of electromagnetic waves. Device engineers working on ever-smaller integrated circuits and at ever higher frequencies must take into account wave propagation effects at the chip and circuit-board levels. Communication and computer network engineers routinely use waveguiding systems, such as transmission lines and optical fibers. Novel recent developments in materials, such as photonic bandgap structures, omnidirectional dielectric mirrors, birefringent multilayer films, surface plasmons, negative-index metamaterials, slow and fast light, promise a revolution in the control and manipulation of light and other applications. These are just some examples of topics discussed in this book. The book is organized around three main topic areas: 

The propagation, reflection, and transmission of plane waves, and the analysis and design of multilayer films.

Waveguides, transmission lines, impedance matching, and S-parameters.

Linear and aperture antennas, scalar and vector diffraction theory, antenna array design, and coupled antennas.

The text emphasizes connections to other subjects. For example, the mathematical techniques for analyzing wave propagation in multilayer structures, multisegment transmission lines, and the design of multilayer optical filters are the same as those used in DSP, such as the lattice structures of linear prediction, the analysis and synthesis of speech, and geophysical signal processing. Similarly, antenna array design is related to the problem of spectral analysis of sinusoids and to digital filter design, and Butler beams are equivalent to the FFT.

Contents

Preface xiii

1 Maxwell’s Equations 1

1.1 Maxwell’s Equations, 1

1.2 Lorentz Force, 2

1.3 Constitutive Relations, 3

1.4 Boundary Conditions, 7

1.5 Currents, Fluxes, and Conservation Laws, 9

1.6 Charge Conservation, 10

1.7 Energy Flux and Energy Conservation, 11

1.8 Harmonic Time Dependence, 13

1.9 Simple Models of Dielectrics, Conductors, and Plasmas, 16

1.10 Kramers-Kronig Dispersion Relations, 26

1.11 Group Velocity, Energy Velocity, 29

1.12 Problems, 31

2 Uniform Plane Waves 36

2.1 Uniform Plane Waves in Lossless Media, 36

2.2 Monochromatic Waves, 42

2.3 Energy Density and Flux, 45

2.4 Wave Impedance, 46

2.5 Polarization, 46

2.6 Uniform Plane Waves in Lossy Media, 52

2.7 Propagation in Weakly Lossy Dielectrics, 58

2.8 Propagation in Good Conductors, 59

2.9 Propagation in Oblique Directions, 61

2.10 Complex or Inhomogeneous Waves, 63

2.11 Doppler Effect, 66

2.12 Propagation in Negative-Index Media, 70

2.13 Problems, 73

3 Pulse Propagation in Dispersive Media 80

3.1 Propagation Filter, 80

3.2 Front Velocity and Causality, 82

3.3 Exact Impulse Response Examples, 85

3.4 Transient and Steady-State Behavior, 88

v

vi CONTENTS

3.5 Pulse Propagation and Group Velocity, 92

3.6 Group Velocity Dispersion and Pulse Spreading, 95

3.7 Propagation and Chirping, 100

3.8 Dispersion Compensation, 101

3.9 Slow, Fast, and Negative Group Velocities, 103

3.10 Chirp Radar and Pulse Compression, 110

3.11 Further Reading, 120

3.12 Problems, 120

4 Propagation in Birefringent Media 129

4.1 Linear and Circular Birefringence, 129

4.2 Uniaxial and Biaxial Media, 130

4.3 Chiral Media, 132

4.4 Gyrotropic Media, 135

4.5 Linear and Circular Dichroism, 136

4.6 Oblique Propagation in Birefringent Media, 137

4.7 Problems, 144

5 Reflection and Transmission 150

5.1 Propagation Matrices, 150

5.2 Matching Matrices, 154

5.3 Reflected and Transmitted Power, 157

5.4 Single Dielectric Slab, 160

5.5 Reflectionless Slab, 163

5.6 Time-Domain Reflection Response, 171

5.7 Two Dielectric Slabs, 173

5.8 Reflection by a Moving Boundary, 175

5.9 Problems, 178

6 Multilayer Structures 183

6.1 Multiple Dielectric Slabs, 183

6.2 Antireflection Coatings, 185

6.3 Dielectric Mirrors, 190

6.4 Propagation Bandgaps, 201

6.5 Narrow-Band Transmission Filters, 201

6.6 Equal Travel-Time Multilayer Structures, 206

6.7 Applications of Layered Structures, 220

6.8 Chebyshev Design of Reflectionless Multilayers, 223

6.9 Problems, 231

7 Oblique Incidence 238

7.1 Oblique Incidence and Snel’s Laws, 238

7.2 Transverse Impedance, 240

7.3 Propagation and Matching of Transverse Fields, 243

7.4 Fresnel Reflection Coefficients, 245

7.5 Maximum Angle and Critical Angle, 247

7.6 Brewster Angle, 256

CONTENTS vii

7.7 Complex Waves, 258

7.8 Total Internal Reflection, 261

7.9 Oblique Incidence on a Lossy Medium, 262

7.10 Zenneck Surface Wave, 267

7.11 Surface Plasmons, 269

7.12 Oblique Reflection from a Moving Boundary, 272

7.13 Geometrical Optics, 276

7.14 Fermat’s Principle, 279

7.15 Ray Tracing, 281

7.16 Snel’s Law in Negative-Index Media, 292

7.17 Problems, 295

8 Multilayer Film Applications 300

8.1 Multilayer Dielectric Structures at Oblique Incidence, 300

8.2 Lossy Multilayer Structures, 302

8.3 Single Dielectric Slab, 304

8.4 Frustrated Total Internal Reflection, 306

8.5 Surface Plasmon Resonance, 310

8.6 Perfect Lens in Negative-Index Media, 319

8.7 Antireflection Coatings at Oblique Incidence, 327

8.8 Omnidirectional Dielectric Mirrors, 330

8.9 Polarizing Beam Splitters, 341

8.10 Reflection and Refraction in Birefringent Media, 343

8.11 Brewster and Critical Angles in Birefringent Media, 347

8.12 Multilayer Birefringent Structures, 350

8.13 Giant Birefringent Optics, 352

8.14 Problems, 357

9 Waveguides 359

9.1 Longitudinal-Transverse Decompositions, 360

9.2 Power Transfer and Attenuation, 365

9.3 TEM, TE, and TM modes, 367

9.4 Rectangular Waveguides, 370

9.5 Higher TE and TM modes, 372

9.6 Operating Bandwidth, 374

9.7 Power Transfer, Energy Density, and Group Velocity, 375

9.8 Power Attenuation, 377

9.9 Reflection Model of Waveguide Propagation, 380

9.10 Resonant Cavities, 382

9.11 Dielectric Slab Waveguides, 384

9.12 Problems, 392

10 Transmission Lines 394

10.1 General Properties of TEM Transmission Lines, 394

10.2 Parallel Plate Lines, 400

10.3 Microstrip Lines, 401

10.4 Coaxial Lines, 405

10.5 Two-Wire Lines, 410

viii CONTENTS

10.6 Distributed Circuit Model of a Transmission Line, 412

10.7 Wave Impedance and Reflection Response, 414

10.8 Two-Port Equivalent Circuit, 416

10.9 Terminated Transmission Lines, 417

10.10 Power Transfer from Generator to Load, 420

10.11 Open- and Short-Circuited Transmission Lines, 422

10.12 Standing Wave Ratio, 425

10.13 Determining an Unknown Load Impedance, 427

10.14 Smith Chart, 431

10.15 Time-Domain Response of Transmission Lines, 435

10.16 Problems, 442

11 Coupled Lines 453

11.1 Coupled Transmission Lines, 453

11.2 Crosstalk Between Lines, 459

11.3 Weakly Coupled Lines with Arbitrary Terminations, 462

11.4 Coupled-Mode Theory, 464

11.5 Fiber Bragg Gratings, 466

11.6 Diffuse Reflection and Transmission, 469

11.7 Problems, 471

12 Impedance Matching 473

12.1 Conjugate and Reflectionless Matching, 473

12.2 Multisection Transmission Lines, 475

12.3 Quarter-Wavelength Chebyshev Transformers, 476

12.4 Two-Section Dual-Band Chebyshev Transformers, 482

12.5 Quarter-Wavelength Transformer With Series Section, 488

12.6 Quarter-Wavelength Transformer With Shunt Stub, 491

12.7 Two-Section Series Impedance Transformer, 493

12.8 Single Stub Matching, 498

12.9 Balanced Stubs, 502

12.10 Double and Triple Stub Matching, 504

12.11 L-Section Lumped Reactive Matching Networks, 506

12.12 Pi-Section Lumped Reactive Matching Networks, 509

12.13 Reversed Matching Networks, 516

12.14 Problems, 518

13 S-Parameters 522

13.1 Scattering Parameters, 522

13.2 Power Flow, 526

13.3 Parameter Conversions, 527

13.4 Input and Output Reflection Coefficients, 528

13.5 Stability Circles, 530

13.6 Power Gains, 536

13.7 Generalized S-Parameters and Power Waves, 542

13.8 Simultaneous Conjugate Matching, 546

13.9 Power Gain Circles, 551

13.10 Unilateral Gain Circles, 552

CONTENTS ix

13.11 Operating and Available Power Gain Circles, 554

13.12 Noise Figure Circles, 560

13.13 Problems, 565

14 Radiation Fields 568

14.1 Currents and Charges as Sources of Fields, 568

14.2 Retarded Potentials, 570

14.3 Harmonic Time Dependence, 573

14.4 Fields of a Linear Wire Antenna, 575

14.5 Fields of Electric and Magnetic Dipoles, 577

14.6 Ewald-Oseen Extinction Theorem, 582

14.7 Radiation Fields, 587

14.8 Radial Coordinates, 590

14.9 Radiation Field Approximation, 592

14.10 Computing the Radiation Fields, 593

14.11 Problems, 595

15 Transmitting and Receiving Antennas 598

15.1 Energy Flux and Radiation Intensity, 598

15.2 Directivity, Gain, and Beamwidth, 599

15.3 Effective Area, 604

15.4 Antenna Equivalent Circuits, 608

15.5 Effective Length, 610

15.6 Communicating Antennas, 612

15.7 Antenna Noise Temperature, 614

15.8 System Noise Temperature, 618

15.9 Data Rate Limits, 624

15.10 Satellite Links, 626

15.11 Radar Equation, 629

15.12 Problems, 631

16 Linear and Loop Antennas 634

16.1 Linear Antennas, 634

16.2 Hertzian Dipole, 636

16.3 Standing-Wave Antennas, 638

16.4 Half-Wave Dipole, 642

16.5 Monopole Antennas, 643

16.6 Traveling-Wave Antennas, 645

16.7 Vee and Rhombic Antennas, 647

16.8 Loop Antennas, 650

16.9 Circular Loops, 652

16.10 Square Loops, 654

16.11 Dipole and Quadrupole Radiation, 655

16.12 Problems, 657

x CONTENTS

17 Radiation from Apertures 658

17.1 Field Equivalence Principle, 658

17.2 Magnetic Currents and Duality, 660

17.3 Radiation Fields from Magnetic Currents, 662

17.4 Radiation Fields from Apertures, 663

17.5 Huygens Source, 666

17.6 Directivity and Effective Area of Apertures, 668

17.7 Uniform Apertures, 670

17.8 Rectangular Apertures, 670

17.9 Circular Apertures, 672

17.10 Vector Diffraction Theory, 675

17.11 Extinction Theorem, 679

17.12 Vector Diffraction for Apertures, 681

17.13 Fresnel Diffraction, 682

17.14 Knife-Edge Diffraction, 686

17.15 Geometrical Theory of Diffraction, 694

17.16 Rayleigh-Sommerfeld Diffraction Theory, 700

17.17 Plane-Wave Spectrum Representation, 703

17.18 Fresnel Diffraction and Fourier Optics, 708

17.19 Problems, 719

18 Aperture Antennas 723

18.1 Open-Ended Waveguides, 723

18.2 Horn Antennas, 727

18.3 Horn Radiation Fields, 729

18.4 Horn Directivity, 734

18.5 Horn Design, 737

18.6 Microstrip Antennas, 740

18.7 Parabolic Reflector Antennas, 746

18.8 Gain and Beamwidth of Reflector Antennas, 748

18.9 Aperture-Field and Current-Distribution Methods, 751

18.10 Radiation Patterns of Reflector Antennas, 754

18.11 Dual-Reflector Antennas, 763

18.12 Lens Antennas, 766

19 Antenna Arrays 768

19.1 Antenna Arrays, 768

19.2 Translational Phase Shift, 768

19.3 Array Pattern Multiplication, 770

19.4 One-Dimensional Arrays, 780

19.5 Visible Region, 782

19.6 Grating Lobes, 784

19.7 Uniform Arrays, 786

19.8 Array Directivity, 790

19.9 Array Steering, 791

19.10 Array Beamwidth, 794

19.11 Problems, 796

CONTENTS xi

20 Array Design Methods 799

20.1 Array Design Methods, 799

20.2 Schelkunoff’s Zero Placement Method, 802

20.3 Fourier Series Method with Windowing, 804

20.4 Sector Beam Array Design, 805

20.5 Woodward-Lawson Frequency-Sampling Design, 809

20.6 Discretization of Continuous Line Sources, 814

20.7 Narrow-Beam Low-Sidelobe Designs, 818

20.8 Binomial Arrays, 822

20.9 Dolph-Chebyshev Arrays, 823

20.10 Taylor One-Parameter Source, 836

20.11 Prolate Array, 840

20.12 Taylor Line Source, 842

20.13 Villeneuve Arrays, 846

20.14 Multibeam Arrays, 847

20.15 Problems, 850

21 Currents on Linear Antennas 852

21.1 Hall´en and Pocklington Integral Equations, 852

21.2 Delta-Gap, Frill Generator, and Plane-Wave Sources, 855

21.3 Solving Hall´en’s Equation, 856

21.4 Sinusoidal Current Approximation, 858

21.5 Reflecting and Center-Loaded Receiving Antennas, 859

21.6 King’s Three-Term Approximation, 862

21.7 Evaluation of the Exact Kernel, 869

21.8 Method of Moments, 874

21.9 Delta-Function Basis, 877

21.10 Pulse Basis, 881

21.11 Triangular Basis, 886

21.12 NEC Sinusoidal Basis, 888

21.13 Hall´en’s Equation for Arbitrary Incident Field, 891

21.14 Solving Pocklington’s Equation, 896

21.15 Problems, 900

22 Coupled Antennas 902

22.1 Near Fields of Linear Antennas, 902

22.2 Self and Mutual Impedance, 905

22.3 Coupled Two-Element Arrays, 911

22.4 Arrays of Parallel Dipoles, 914

22.5 Yagi-Uda Antennas, 923

22.6 Hall´en Equations for Coupled Antennas, 929

22.7 Problems, 936

23 Appendices 938

A Physical Constants, 938

B Electromagnetic Frequency Bands, 939

C Vector Identities and Integral Theorems, 941

D Green’s Functions, 944

E Coordinate Systems, 947

F Fresnel, Exponential, Sine, and Cosine Integrals, 949

G Gauss-Legendre Quadrature, 955

H Lorentz Transformations, 961

I MATLAB Functions, 969

References 974

Index 1021

文件列表

.BMP
----|000005.BMP
----|000010.BMP
----|000024.BMP
----|000025.BMP
----|000027.BMP
----|000039.BMP
----|000059.BMP
----|000068.BMP
----|000074.BMP
----|000078.BMP
----|000092.BMP
----|000108.BMP
----|000109.BMP
----|000113.BMP
----|000122.BMP
----|Thumbs.db
.NET Compact Framework
.dep
----|lcd_lib.o.d
----|main.o.d
----|twi_i2c.o.d
.deps
----|ControlResource.Po
----|DCU99Editor.Po
----|DuplexEditor.Po
.eclipseme.tmp
----|emulation
----|----|PhoneBook.jad
----|----|PhoneBook.jar
verified
----|classes
----|----|com
----|----|----|north
----|----|----|----|phonebook
----|----|----|----|----|model
----|----|----|----|----|----|Account.class
----|----|----|----|----|----|ApplicationException.class
----|----|----|----|----|----|Index.class
----|----|----|----|----|----|Model$AccountFilter.class
----|----|----|----|----|----|Model$IndexFilter.class
----|----|----|----|----|----|Model.class
----|----|----|----|----|----|Preference.class
----|----|----|----|----|----|UserModel.class
ui
----|ConfirmationDialog.class
----|DetailInfoUI.class
----|Dialog.class
----|DialogListener.class
----|IndexFunctionUI$ListIndex.class
----|IndexFunctionUI.class
----|ListMerchantGroupUI.class
----|ListPhoneUI.class
----|LoginUI.class
----|MerchantGroupDetailInfoUI.class
----|NewPhoneUI.class
----|SearchPhoneUI.class
----|Title.class
----|UIController$1.class
----|UIController$EventID.class
----|UIController.class
----|WaitCanvas$1.class
----|WaitCanvas.class
----|WelcomeUI.class
PhoneBookMIDlet.class
.metadata
----|.plugins
----|----|org.eclipse.core.resources
----|----|----|.projects
----|----|----|----|Nios II Device Drivers
----|----|----|----|----|.location
----|----|----|----|----|.properties
hello_led_0
----|.markers
----|.properties
hello_led_0_syslib
----|.markers
----|.properties
.root
----|112.tree
.safetable
----|org.eclipse.core.resources
org.eclipse.core.runtime
----|.settings
----|----|org.eclipse.cdt.core.prefs
----|----|org.eclipse.cdt.ui.prefs
----|----|org.eclipse.ui.prefs
org.eclipse.ui.workbench
----|dialog_settings.xml
----|workbench.xml
.lock
.log
version.ini
.myeclipse
----|CVS
----|----|Repository
----|----|Root
.settings
----|CVS
----|----|Entries
----|----|Repository
----|----|Root
org.eclipse.core.resources.prefs
.sopc_builder
----|install.ptf
.svn
----|prop-base
props
text-base
----|readme.txt.svn-base
tmp
----|prop-base
props
text-base
all-wcprops
dir-prop-base
entries
format
.tmp_versions
----|dw4002.mod
Electromagnetic_Waves_and_Antennas_(2008)
----|Electromagnetic Waves and Antennas (2008)
----|----|ch01.pdf
----|----|ch02.pdf
----|----|ch03.pdf
----|----|ch04.pdf
----|----|ch05.pdf
----|----|ch06.pdf
----|----|ch07.pdf
----|----|ch08.pdf
----|----|ch09.pdf
----|----|ch10.pdf
----|----|ch11.pdf
----|----|ch12.pdf
----|----|ch13.pdf
----|----|ch14.pdf
----|----|ch15.pdf
----|----|ch16.pdf
----|----|ch17.pdf
----|----|ch18.pdf
----|----|ch19.pdf
----|----|ch20.pdf
----|----|ch21.pdf
----|----|ch22.pdf
----|----|ch23.pdf
----|----|cover.jpg
----|----|ewa.zip
----|----|front.pdf
----|----|index.pdf
----|----|refs.pdf
----|----|toc.pdf
. Online calibration of Nyquist-rate analog-to-digital converters.pdf
..dir.dat
.DS_Store
.NET Compact Framework mpact Framework
._.DS_Store
._CotEditor_346
._MacOS_Setup
._PortVaR
.actionScriptProperties
.apriori_config
.ccsproject
.classpath
.config.o.flags
.cproject
.cvsignore
.cxl
.depend
.dw4002.ko.cmd
.dw4002.mod.o.cmd
.dw4002.o.cmd
.dwg
.epautoconf.o.flags
.exe
.file_storage.o.flags
.flexProperties
.gitignore
.htaccess
.indent.pro
.message
.pdf
.project
.qmake.internal.cache
.screenrc
.synopsys_dc.setup
.synopsys_pt.setup
.untf
.usbstring.o.flags
.vimrc
.xhdl3.xref

Top_arrow
回到顶部
EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。