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內(nèi)容簡介

　　隨著業(yè)務(wù)對帶寬需求的不斷增加，通信頻譜不斷向更高頻譜延伸，5G 毫米波具有豐富的頻率資源，是移動通信技術(shù)演進(jìn)的必然方向。5G已經(jīng)開始規(guī)模商用，在下一階段部署的關(guān)鍵技術(shù)中，5G 毫米波由于具有高帶寬、低時延以及其他突出優(yōu)勢，能夠充分釋放5G 的全部潛能，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)體驗的革命性提升和千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)“4G改變生活、5G改變社會”的愿景，因此受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。與此同時，由于先天具有感知精度優(yōu)勢，因此，在諸如空天信息和低空經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中，毫米波更是使能技術(shù)。本書深入討論毫米波天線的技術(shù)要求、基本類型以及各類高性能的毫米波天線陣列的設(shè)計、工藝、制造和性能評估方法，展現(xiàn)毫米波技術(shù)的新協(xié)議、新要求、新技術(shù)進(jìn)展以及潛在應(yīng)用。本書深入淺出，不但關(guān)注本領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究前沿，還關(guān)注前沿技術(shù)在實際場景中的落地和應(yīng)用，適合通信行業(yè)的研發(fā)工程師和科研人員參考。本書可以作為相關(guān)院校高年級本科生和研究生的參考用書，還可以供從事通信行業(yè)咨詢、投資和戰(zhàn)略規(guī)劃工作的專業(yè)人員參考。

作者簡介

　　趙魯豫博士，教授，博士生導(dǎo)師。2014年9月畢業(yè)于香港中文大學(xué)，獲得博士學(xué)位。同年開始在香港中文大學(xué)進(jìn)行博士后研究。并于2016年到西安電子科技大學(xué)任教。2023年加入安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院。共發(fā)表SCI檢索文章40余篇，其中ESI高被引論文4篇，授權(quán)美國發(fā)明專利3項，我國發(fā)明專利10余項，集成電路布圖6項。申請發(fā)明專利、集成電路布圖、實用新型、外觀及軟件著作權(quán)60余項，出版專著兩部。現(xiàn)任天線產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家委員會理事，中國通信學(xué)會高級會員，通信學(xué)會天線與射頻技術(shù)專委會委員，IEEE高級會員，IEEE Access雜志副主編。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題一項，國家自然科學(xué)基金青年項目一項，重點(diǎn)實驗室基金一項，裝發(fā)預(yù)研共用技術(shù)項目兩項，陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃一項。同時積極參加產(chǎn)學(xué)研合作項目，與行業(yè)企業(yè)有著廣泛的聯(lián)系和合作。先后帶隊獲得第五屆物聯(lián)網(wǎng) 創(chuàng)業(yè)大賽省銀獎，陜西省科技工作者創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎，最佳人氣獎。2019年創(chuàng)立西安朗普達(dá)通信科技有限公司，專注于為用戶提供高質(zhì)量的智能無線通信設(shè)備和服務(wù)的公司。公司以無線通信技術(shù)為本，應(yīng)對無線通信技術(shù)演進(jìn)過程中的挑戰(zhàn)，解決行業(yè)痛點(diǎn)及無線通信普及過程中的技術(shù)難點(diǎn)。依托西安電子科技大學(xué)、深圳大學(xué)等科研院所，主要實施5G，6G無線通信相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。主要業(yè)務(wù)范圍包括超大規(guī)模天線陣列，新體制天線前端，多天線系統(tǒng)，天線去耦合技術(shù)，微波毫米波測量技術(shù)，衛(wèi)星天線技術(shù)以及無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的規(guī)劃和優(yōu)化等。公司獲得先后獲得中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽陜西省初創(chuàng)組二等獎，國賽優(yōu) 秀獎；目前是科技中小企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)，并與西安郵電大學(xué)聯(lián)合獲批陜西省四主體一聯(lián)合毫米波通信及檢測技術(shù)校企聯(lián)合研究中心，趙魯豫任中心主任，2022年獲得陜西省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才稱號。

圖書目錄

第1章緒論 1
1.1　毫米波天線的需求及挑戰(zhàn)　1
1.1.1　5G毫米波通信頻段的發(fā)展?fàn)顩r　2
1.1.2　毫米波的傳輸特性　9
1.1.3　毫米波的穿透特性　11
1.2　毫米波技術(shù)發(fā)展歷程及展望　12
1.3　毫米波的饋電網(wǎng)絡(luò)、常用的傳輸線結(jié)構(gòu)及板材選取　13
1.4　毫米波的技術(shù)優(yōu)勢　18
1.5　本章小結(jié)　21
參考文獻(xiàn)　22

第2章　毫米波天線的基本類型　23
2.1　偶極子及八木天線　23
2.1.1　印刷振子　23
2.1.2　雙極化組合　25
2.2　縫隙天線　25
2.2.1　理想縫隙天線　26
2.2.2　矩形波導(dǎo)縫隙天線　28
2.2.3　背腔縫隙天線　32
2.2.4　基于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的毫米波天線設(shè)計舉例　35
2.3　微帶天線　39
2.3.1　微帶天線基本理論　39
2.3.2　雙極化天線單元設(shè)計及損耗分析　41
2.3.3　雙頻雙極化天線單元設(shè)計　45
2.4　磁電偶極子　50
2.4.1　概述　50
2.4.2　毫米波雙極化磁電偶極子天線　53
2.4.3　基于差分饋電的毫米波雙極化磁電偶極子天線　59
2.5　本章小結(jié)　69
參考文獻(xiàn)　69

第3章　毫米波天線陣列基礎(chǔ)　71
3.1　毫米波天線陣列需求分析　71
3.2　商用毫米波天線產(chǎn)品分析　73
3.2.1　高通（Qualcomm）　73
3.2.2　Kymeta與Alcan Systems　77
3.2.3　星鏈（Starlink）　78
3.3　一維線陣　82
3.3.1　雙頻雙極化毫米波陣列設(shè)計　82
3.3.2　一種帶有寄生貼片的雙極化天線單元設(shè)計　92
3.4　二維相控陣　98
3.4.1　利用FADDM邊界仿真毫米波相控陣　98
3.4.2　雙極化磁電偶極子天線陣列設(shè)計　102
3.4.3　天線陣列的加工與測試　105
3.5　透射陣列　108
3.5.1　透射陣列單元的設(shè)計　108
3.5.2　透射天線陣列設(shè)計　115
3.6　縫隙陣列　136
3.6.1　波導(dǎo)縫隙天線陣列　136
3.6.2　毫米波波導(dǎo)縫隙天線陣列設(shè)計實例　140
3.7　本章小結(jié)　147
參考文獻(xiàn)　148

第4章　毫米波天線陣列進(jìn)階　149
4.1　寬角掃描陣列天線影響因素分析　149
4.2　電磁帶隙的分析與設(shè)計　151
4.2.1　AMC和EBG特性分析　151
4.2.2　AMC和EBG結(jié)構(gòu)特性的應(yīng)用　158
4.3　基于電磁帶隙技術(shù)的5G毫米波的寬角掃描天線陣列　160
4.3.1　基于EBG地板的單極化毫米波寬角掃描陣列　160
4.3.2　基于UC-EBG結(jié)構(gòu)的雙極化毫米波寬角掃描陣列　175
4.4　超寬帶緊耦合及寬角匹配層技術(shù)　184
4.4.1　天線陣列設(shè)計　185
4.4.2　天線的阻抗匹配　192
4.5　毫米波全雙工技術(shù)　199
4.5.1　全雙工技術(shù)概述　199
4.5.2　全雙工技術(shù)在毫米波中繼器上的應(yīng)用　200
4.6　本章小結(jié)　202
參考文獻(xiàn)　202

第5章　毫米波天線和器件的加工工藝及制造技術(shù)　206
5.1　機(jī)械加工及表面處理　206
5.2　3D打印-金屬/介質(zhì)打印　208
5.3　毫米波無源集成技術(shù)與工藝　218
5.3.1　LTCC技術(shù)簡介　218
5.3.2　毫米波LTCC集成技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀　220
5.3.3　毫米波LTCC的材料　223
5.3.4　IPD工藝　223
5.4　毫米波常見的RFIC工藝　224
5.4.1　常見的毫米波有源前端基本架構(gòu)　224
5.4.2　常用的毫米波RFIC工藝　227
5.5　本章小結(jié)　236
參考文獻(xiàn)　236

第6章　毫米波天線及系統(tǒng)的性能評估　238
6.1　毫米波天線的測試系統(tǒng)概述　238
6.2　毫米波遠(yuǎn)場及緊縮場測試　244
6.2.1　緊縮場設(shè)計方案　244
6.2.2　緊縮場測試系統(tǒng)　256
6.3　毫米波近場測試系統(tǒng)　259
6.3.1　平面近場測量系統(tǒng)　259
6.3.2　球面近場測量系統(tǒng)　263
6.3.3　球面波展開　264
6.3.4　天線散射矩陣　267
6.3.5　球面波函數(shù)　268
6.3.6　球面波模展開系數(shù)　274
6.3.7　平面近遠(yuǎn)場變換仿真驗證與分析　278
6.3.8　球面近遠(yuǎn)場變換仿真驗證與分析　286
6.3.9　測試誤差分析　290
6.4　毫米波陣列的波束掃描測試　297
6.4.1　概述　297
6.4.2　毫米波陣列波束覆蓋能力的評估　300
6.5　本章小結(jié)　304
參考文獻(xiàn)　304

第7章　毫米波的典型應(yīng)用場景　310
7.1　概述　310
7.2　毫米波通信系統(tǒng)應(yīng)用　310
7.3　毫米波短距離高速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用　313
7.4　毫米波感知應(yīng)用　315
7.5　毫米波無線充電應(yīng)用　317
7.6　展望　318
附錄　典型低溫共燒陶瓷技術(shù)設(shè)計準(zhǔn)則　320