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光子天线的理论与关键技术（变革性光科学与技术丛书）

作者: 余建国著

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2021-08

版次: 1

ISBN: 9787302583783

定价: 99.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 244页

分类: 工程技术

8 张插图图片

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本书通过理论推导，仿真设计，测试验证等方式证明了光子天线的可行性。介绍了三大类共9款结构新颖的多频宽带、高辐射、小型化天线和回波损耗、方向图、增益和效率等相关性能参数的测试结果。针对高频微波、毫米波、太赫兹波传输距离受限的问题，介绍采用基于射频拉远的光载无线通信（Radio over Fiber, RoF）技术，在光载无线通信系统的接收端采用相干探测的方式实现对光信号的线性探测，采用数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）技术补偿信号的传输损伤。针对光纤传输的桥接和补环的应用需求，介绍了采用光纤无线一体化的传输方案。

余建国：北京邮电大学教授，博士生导师。1997年4月毕业于北京邮电大学，获电磁场与微波技术专业博士学位。在武汉邮科院-烽火科技集团公司工作15年，历任工程师、高级工程师、教授级高工、副总经理，分院副院长等职。1998年入选“国家 863”跨光电子、通信、计算机网络主题重大专项总体组。长期从事微波、毫米波、太赫兹波、光波的研究，负责完成多项国家重大专项、国家 863、国家自然基金重点项目，负责完成了 SDH/DWDM、3G/4G 基站、光纤拉远基站、ROF激光器探测器阵列芯片、放大器、光子天线等项目研发，设计并建立了“全国第一个多厂家设备互联互通、互操作、统一网络管理的高速信息光网络”。2003年获国家科技进步二等奖，2006 年获国家信息产业部授予的“科技创新先进个人”荣誉称号目录

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3光子天线概述

1.4本书的结构安排

第2章光子天线技术的理论基础

2.1光子天线的基本原理

2.2高频信号产生技术分析

2.3基于光外差法的高频信号产生

2.4基于外调制器的高频信号产生

2.5本章小结

第3章光子阵列天线的设计

3.1微带光子天线的分析方法

3.1.1光子天线传输线法

3.1.2光子天线腔膜理论

3.1.3光子天线多端口网络模型

3.1.4光子天线数值分析法

3.2光子天线阵元设计

3.2.1微带天线的工作原理

3.2.2阵元结构与设计

3.3光子天线阵列的设计

3.3.1天线阵原理

3.3.2阵列结构与设计

3.4仿真与实验

3.5本章小结

第4章光子天线的系统测试与验证

4.1光子天线系统概述

4.2光子天线的系统设计

4.2.1高频信号的产生

4.2.2基于光外差法产生高频信号的系统模型仿真

4.2.3基于外调制器法产生高频信号的系统模型仿真

4.3系统测试与验证

4.4本章小结

第5章数字相干光通信系统的理论研究

5.1相干光探测的基本原理

5.2数字相干光通信系统的信号处理算法

5.2.1重抽样模块

5.2.2基于GSOP的IQ正交化模块

5.2.3时域色散补偿模块

5.2.4基于数字滤波平方定时估计算法的时钟恢复模块

5.2.5基于自适应均衡的偏振解复用模块

5.2.6基于共轭M次方和FFT的频偏估计模块

5.2.7基于M次方的相位噪声估计模块

5.3本章小结

第6章16 QAM矢量毫米波信号产生技术的研究

6.1毫米波产生技术分析

6.1.1基于相位调制器的毫米波产生技术

6.1.2基于MZM的毫米波产生技术

6.2基于相位调制器的16 QAM矢量毫米波信号产生的原理

6.3基于相位调制器的16 QAM矢量毫米波信号产生的仿真分析

6.3.1幅度预编码和相位预编码分析和仿真

6.3.2仿真系统搭建

6.3.3仿真结果

6.4基于相位调制器的16 QAM矢量毫米波信号产生的实验设置

6.5实验结果和讨论

6.6本章小结

第7章PM16 QAM中的载波相位恢复算法研究

7.1基于分区的CPE算法

7.1.1基于部分星座点的CPE算法

7.1.2基于QPSK分区的CPE算法

7.2基于BPS的CPE算法

7.3一种改进的二阶CPE算法

7.3.1改进的二阶CPE算法

7.3.2仿真平台搭建

7.3.3仿真结果

7.3.4算法复杂度分析

7.4本章小结

第8章高效率低成本的光纤无线一体化系统

8.1基于16 QAM调制和相干检测的Q波段光纤无线一体化传输

8.1.1光纤无线一体化光子天线在桥接和补环中的应用

8.1.2基于16 QAM调制和相干检测Q波段光纤无线一体化

系统的原理

8.1.3基于16 QAM调制和相干检测Q波段光纤无线一体化

系统实验

8.1.4实验结果和分析

8.2基于DML实现电/光转换的W波段光纤无线一体化系统

8.2.1电/光转换新结构和新模式

8.2.2基于DML实现电/光转换的W波段光纤无线一体化

系统的原理

8.2.3基于DML实现电/光转换的W波段光纤无线一体化

系统实验

8.2.4实验结果和分析

8.3本章小结

第9章天线的基础理论与分析方法

9.1有限元方法

9.2时域有限积分法

9.3矩量法

9.4时域有限差分方法

第10章多频段小型化天线的理论研究

10.1分形几何理论

10.2分形几何的基本性质

10.3天线的多频段小型化理论与方法

10.3.1多频段加载技术的方法

10.3.2小型化加载技术的方法

10.4缝隙天线理论与方法

10．5天线参数的计算与设计

10．5．1天线的电参数

10．5．2天线尺寸的设计

10．5．3介质板的选取

10．5．4缝隙天线尺寸的确定

10．5．5馈电方式的选择

第11章几种多频段小型化分形结构天线的设计

11．1用于无线通信的多频段古币结构分形天线

11．1．1引言

11．1．2古币结构分形天线的结构

11．1．3古币结构分形天线仿真结果与参数分析

11．1．4古币结构分形天线测试结果与性能分析

11．2用于2G/3G/4G/5G/WLAN/导航的Koch+Sierpinski

分形天线

11．2．1天线分形结构理论

11．2．2Koch雪花+Sierpinski三角垫组合型分形天线

11．2．3Koch雪花+Sierpinski三角垫组合型分形天线仿真

与分析

11．2．4Koch雪花+Sierpinski三角垫组合型分形天线测试

与分析

11．3改进型多频带小型化Koch雪花分形天线

11．3．1多频带Koch雪花分形天线的结构

11．3．2多频带Koch雪花分形天线仿真结果与参数分析

11．3．3多频带Koch雪花分形天线测试结果与性能分析

11．4宽带Koch雪花分形天线

11．4．1宽带Koch雪花分形天线的结构

11．4．2宽带Koch雪花分形天线仿真结果与参数分析

11．4．3宽带Koch雪花分形天线测试结果与性能分析

11．5多频段Koch雪花分形缝隙天线

11．5．1多频段Koch雪花分形缝隙天线的原理结构

11．5．2多频段Koch雪花分形缝隙天线仿真结果与参数

分析

11．5．3多频段Koch雪花分形缝隙天线测试结果与性能

分析

11．6多频段W形花瓣分形天线的设计与仿真

11．6．1W形花瓣分形天线的原理结构

11．6．2W形花瓣分形天线仿真结果与参数分析

11．6．3W形花瓣分形天线测试结果与性能分析

11．7二叉型树枝仿生结构分形天线

11．7．1二叉型树枝仿生结构分形天线的结构

11．7．2二叉型树枝仿生结构分形天线仿真结果与参数分析

11．7．3二叉型树枝仿生结构分形天线测试结果与性能分析

第12章几种多频段小型化缝隙天线及阵列的设计

12．1多频段三角形缝隙阵列天线

12．1．1三角形缝隙阵列天线的结构

12．1．2三角形缝隙阵列天线仿真结果与参数分析

12．1．3三角形缝隙阵列天线测试结果与性能分析

12．2多频段矩形缝隙环天线

12．2．1多频段矩形缝隙环天线的结构

12．2．2多频段矩形缝隙环天线仿真结果与参数分析

12．2．3多频段矩形缝隙环天线测试结果与性能分析

第13章总结和展望

13．1内容总结

13．2未来展望

索引

参考文献
内容简介:
本书通过理论推导，仿真设计，测试验证等方式证明了光子天线的可行性。介绍了三大类共9款结构新颖的多频宽带、高辐射、小型化天线和回波损耗、方向图、增益和效率等相关性能参数的测试结果。针对高频微波、毫米波、太赫兹波传输距离受限的问题，介绍采用基于射频拉远的光载无线通信（Radio over Fiber, RoF）技术，在光载无线通信系统的接收端采用相干探测的方式实现对光信号的线性探测，采用数字信号处理（Digital Signal Processing, DSP）技术补偿信号的传输损伤。针对光纤传输的桥接和补环的应用需求，介绍了采用光纤无线一体化的传输方案。
作者简介:
余建国：北京邮电大学教授，博士生导师。1997年4月毕业于北京邮电大学，获电磁场与微波技术专业博士学位。在武汉邮科院-烽火科技集团公司工作15年，历任工程师、高级工程师、教授级高工、副总经理，分院副院长等职。1998年入选“国家 863”跨光电子、通信、计算机网络主题重大专项总体组。长期从事微波、毫米波、太赫兹波、光波的研究，负责完成多项国家重大专项、国家 863、国家自然基金重点项目，负责完成了 SDH/DWDM、3G/4G 基站、光纤拉远基站、ROF激光器探测器阵列芯片、放大器、光子天线等项目研发，设计并建立了“全国第一个多厂家设备互联互通、互操作、统一网络管理的高速信息光网络”。2003年获国家科技进步二等奖，2006 年获国家信息产业部授予的“科技创新先进个人”荣誉称号
目录:
目录

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3光子天线概述

1.4本书的结构安排

第2章光子天线技术的理论基础

2.1光子天线的基本原理

2.2高频信号产生技术分析

2.3基于光外差法的高频信号产生

2.4基于外调制器的高频信号产生

2.5本章小结

第3章光子阵列天线的设计

3.1微带光子天线的分析方法

3.1.1光子天线传输线法

3.1.2光子天线腔膜理论

3.1.3光子天线多端口网络模型

3.1.4光子天线数值分析法

3.2光子天线阵元设计

3.2.1微带天线的工作原理

3.2.2阵元结构与设计

3.3光子天线阵列的设计

3.3.1天线阵原理

3.3.2阵列结构与设计

3.4仿真与实验

3.5本章小结

第4章光子天线的系统测试与验证

4.1光子天线系统概述

4.2光子天线的系统设计

4.2.1高频信号的产生

4.2.2基于光外差法产生高频信号的系统模型仿真

4.2.3基于外调制器法产生高频信号的系统模型仿真

4.3系统测试与验证

4.4本章小结

第5章数字相干光通信系统的理论研究

5.1相干光探测的基本原理

5.2数字相干光通信系统的信号处理算法

5.2.1重抽样模块

5.2.2基于GSOP的IQ正交化模块

5.2.3时域色散补偿模块

5.2.4基于数字滤波平方定时估计算法的时钟恢复模块

5.2.5基于自适应均衡的偏振解复用模块

5.2.6基于共轭M次方和FFT的频偏估计模块

5.2.7基于M次方的相位噪声估计模块

5.3本章小结

第6章16 QAM矢量毫米波信号产生技术的研究

6.1毫米波产生技术分析

6.1.1基于相位调制器的毫米波产生技术

6.1.2基于MZM的毫米波产生技术

6.2基于相位调制器的16 QAM矢量毫米波信号产生的原理

6.3基于相位调制器的16 QAM矢量毫米波信号产生的仿真分析

6.3.1幅度预编码和相位预编码分析和仿真

6.3.2仿真系统搭建

6.3.3仿真结果

6.4基于相位调制器的16 QAM矢量毫米波信号产生的实验设置

6.5实验结果和讨论

6.6本章小结

第7章PM16 QAM中的载波相位恢复算法研究

7.1基于分区的CPE算法

7.1.1基于部分星座点的CPE算法

7.1.2基于QPSK分区的CPE算法

7.2基于BPS的CPE算法

7.3一种改进的二阶CPE算法

7.3.1改进的二阶CPE算法

7.3.2仿真平台搭建

7.3.3仿真结果

7.3.4算法复杂度分析

7.4本章小结

第8章高效率低成本的光纤无线一体化系统

8.1基于16 QAM调制和相干检测的Q波段光纤无线一体化传输

8.1.1光纤无线一体化光子天线在桥接和补环中的应用

8.1.2基于16 QAM调制和相干检测Q波段光纤无线一体化

系统的原理

8.1.3基于16 QAM调制和相干检测Q波段光纤无线一体化

系统实验

8.1.4实验结果和分析

8.2基于DML实现电/光转换的W波段光纤无线一体化系统

8.2.1电/光转换新结构和新模式

8.2.2基于DML实现电/光转换的W波段光纤无线一体化

系统的原理

8.2.3基于DML实现电/光转换的W波段光纤无线一体化

系统实验

8.2.4实验结果和分析

8.3本章小结

第9章天线的基础理论与分析方法

9.1有限元方法

9.2时域有限积分法

9.3矩量法

9.4时域有限差分方法

第10章多频段小型化天线的理论研究

10.1分形几何理论

10.2分形几何的基本性质

10.3天线的多频段小型化理论与方法

10.3.1多频段加载技术的方法

10.3.2小型化加载技术的方法

10.4缝隙天线理论与方法

10．5天线参数的计算与设计

10．5．1天线的电参数

10．5．2天线尺寸的设计

10．5．3介质板的选取

10．5．4缝隙天线尺寸的确定

10．5．5馈电方式的选择

第11章几种多频段小型化分形结构天线的设计

11．1用于无线通信的多频段古币结构分形天线

11．1．1引言

11．1．2古币结构分形天线的结构

11．1．3古币结构分形天线仿真结果与参数分析

11．1．4古币结构分形天线测试结果与性能分析

11．2用于2G/3G/4G/5G/WLAN/导航的Koch+Sierpinski

分形天线

11．2．1天线分形结构理论

11．2．2Koch雪花+Sierpinski三角垫组合型分形天线

11．2．3Koch雪花+Sierpinski三角垫组合型分形天线仿真

与分析

11．2．4Koch雪花+Sierpinski三角垫组合型分形天线测试

与分析

11．3改进型多频带小型化Koch雪花分形天线

11．3．1多频带Koch雪花分形天线的结构

11．3．2多频带Koch雪花分形天线仿真结果与参数分析

11．3．3多频带Koch雪花分形天线测试结果与性能分析

11．4宽带Koch雪花分形天线

11．4．1宽带Koch雪花分形天线的结构

11．4．2宽带Koch雪花分形天线仿真结果与参数分析

11．4．3宽带Koch雪花分形天线测试结果与性能分析

11．5多频段Koch雪花分形缝隙天线

11．5．1多频段Koch雪花分形缝隙天线的原理结构

11．5．2多频段Koch雪花分形缝隙天线仿真结果与参数

分析

11．5．3多频段Koch雪花分形缝隙天线测试结果与性能

分析

11．6多频段W形花瓣分形天线的设计与仿真

11．6．1W形花瓣分形天线的原理结构

11．6．2W形花瓣分形天线仿真结果与参数分析

11．6．3W形花瓣分形天线测试结果与性能分析

11．7二叉型树枝仿生结构分形天线

11．7．1二叉型树枝仿生结构分形天线的结构

11．7．2二叉型树枝仿生结构分形天线仿真结果与参数分析

11．7．3二叉型树枝仿生结构分形天线测试结果与性能分析

第12章几种多频段小型化缝隙天线及阵列的设计

12．1多频段三角形缝隙阵列天线

12．1．1三角形缝隙阵列天线的结构

12．1．2三角形缝隙阵列天线仿真结果与参数分析

12．1．3三角形缝隙阵列天线测试结果与性能分析

12．2多频段矩形缝隙环天线

12．2．1多频段矩形缝隙环天线的结构

12．2．2多频段矩形缝隙环天线仿真结果与参数分析

12．2．3多频段矩形缝隙环天线测试结果与性能分析

第13章总结和展望

13．1内容总结

13．2未来展望

索引

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