時間反演電磁學(xué)

目錄
第一篇 時間反演電磁學(xué)的背景和基礎(chǔ)
第1章 緒論 3
1.1 時間反演電磁波傳播特性的研究進展 4
1.2 時間反演電磁波應(yīng)用系統(tǒng)的研究進展 5
1.2.1 時間反演通信系統(tǒng) 5
1.2.2 時間反演雷達系統(tǒng) 8
1.3 本書內(nèi)容導(dǎo)讀 10
參考文獻 11
第2章 時變電磁場的基本理論 15
2.1 電磁場基本方程 15
2.2 場的輔助位函數(shù)表示法 17
2.2.1 Lorentz輔助位 18
2.2.2 用兩個標(biāo)量位表示無源區(qū)的場 20
2.2.3 Hertz矢量位 21
2.3 場的積分表達式 22
2.3.1 無界空間中波動方程的積分形式解 22
2.3.2 有界空間中波動方程的積分形式解 28
參考文獻 30
第二篇 時間反演電磁波的傳播特性
第3章 時間反演電磁波的基本特性 33
3.1 時間反演解 33
3.2 時間反演腔 34
3.2.1 標(biāo)量波動問題的時間反演腔 34
3.2.2 矢量波動問題的時間反演腔 37
3.2.3 矢量時間反演場的空間聚焦特性 40
3.3 時間反演鏡模型 47
參考文獻 49
第4章 時間反演電磁波在腔體內(nèi)的聚焦特性 51
4.1 邊界條件對時間反演電磁場空間聚焦模式的影響 51
4.1.1 矩形金屬腔中的時間反演多中心聚焦 51
4.1.2 平行板波導(dǎo)中時間反演電磁場的環(huán)狀連續(xù)聚焦 55
4.2 波導(dǎo)內(nèi)的時間反演場 60
4.2.1 矩形波導(dǎo)內(nèi)的TEm0模式的時間反演場 60
4.2.2 一端短路的矩形波導(dǎo)內(nèi)的TEm0模式的時間反演場 66
參考文獻 69
第5章 散射結(jié)構(gòu)輔助的時間反演超分辨率聚焦 71
5.1 小金屬球散射場分析 71
5.1.1 偶極子源激勵情況散射場求解 71
5.1.2 單金屬散射體情況并矢格林函數(shù)分析 82
5.1.3 金屬球陣列情況并矢格林函數(shù)分析 85
5.2 小金屬球輔助的時間反演超分辨率聚焦 87
5.2.1 時間反演場超分辨率聚焦數(shù)值求解結(jié)果 87
5.2.2 小金屬球輔助的聚焦分辨率討論 89
5.3 金屬絲陣列輔助的時間反演遠(yuǎn)場超分辨率聚焦 93
5.3.1 周期金屬絲陣列的模式轉(zhuǎn)換原理 94
5.3.2 平面金屬絲陣列輔助的遠(yuǎn)場超分辨率聚焦 98
5.3.3 平面金屬絲陣列輔助的遠(yuǎn)場時間反演聚焦實驗 100
5.3.4 加載金屬絲陣列的時間反演微結(jié)構(gòu)天線 101
參考文獻 103
第三篇 時間反演電磁波應(yīng)用技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)
第6章 時間反演信號的時域聚焦 107
6.1 從信道響應(yīng)的角度看時間反演時域聚焦 107
6.1.1 時間反演多用戶系統(tǒng)的信道矩陣分析 107
6.1.2 亞波長間距一般天線陣的時間反演時域聚焦 109
6.1.3 二次相位色散對亞波長陣列的影響 111
6.2 基于時間反演時域聚焦特性的密集多通道天線 114
6.2.1 色散分多址接入技術(shù) 114
6.2.2 色散延遲線加載的密集多通道天線 116
6.3 基于時間反演信號聚焦的時域匿跡通信系統(tǒng) 118
參考文獻 120
第7章 時間反演超寬帶脈沖通信 121
7.1 超寬帶室內(nèi)信道模型 121
7.1.1 IEEE 802.15.3a超寬帶室內(nèi)信道模型 121
7.1.2 確定信道模型 124
7.2 時間反演脈沖超寬帶通信系統(tǒng)仿真 126
7.3 時間反演脈沖超寬帶通信的功率優(yōu)化控制 130
7.3.1 時間反演信號和補償系數(shù) 130
7.3.2 確定信道下功率補償后的系統(tǒng)性能 131
7.4 后置時間反演MIMO超寬帶通信 133
7.4.1 后置時間反演MIMO超寬帶通信系統(tǒng) 133
7.4.2 后置時間反演MIMO超寬帶通信性能分析 135
7.5 室內(nèi)超寬帶動態(tài)時間反演系統(tǒng)的魯棒性分析 140
7.6 時間反演超寬帶脈沖數(shù)據(jù)傳輸通信實驗 144
7.6.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 144
7.6.2 編碼、調(diào)制與解調(diào) 145
7.6.3 信息傳輸實驗 146
參考文獻 147
第8章 時間反演系統(tǒng)響應(yīng)和時間反演算子 149
8.1 時間反演鏡的系統(tǒng)響應(yīng) 149
8.1.1 回波模式的時間反演鏡 149
8.1.2 傳輸模式的時間反演鏡 150
8.2 標(biāo)量波時間反演算子 150
8.2.1 時間反演算子及其特征值系統(tǒng) 150
8.2.2 迭代時間反演鏡法 152
8.3 電磁波時間反演算子 154
8.3.1 玻恩近似 154
8.3.2 回波模式時間反演算子 156
8.3.3 傳輸模式時間反演算子 158
8.4 多散射下的傳輸矩陣和時間反演算子 159
參考文獻 163
第9章 時間反演成像算法 164
9.1 標(biāo)量波時間反演算子分解法 164
9.2 電磁波時間反演算子分解法 166
9.2.1 回波模式特征值分析及偽譜定義 166
9.2.2 傳輸模式特征值分析及偽譜定義 167
9.3 標(biāo)量波時間反演多重信號分類法 168
9.4 電磁波時間反演多重信號分類法 172
9.4.1 特征值系統(tǒng)和TR-MUSIC偽譜定義 172
9.4.2 擴展目標(biāo)的TR-MUSIC探測與成像 173
參考文獻 179
第10章 時間反演超分辨率成像與探測 181
10.1 光柵結(jié)構(gòu)的散射場分析 181
10.1.1 p極化波 182
10.1.2 s極化波 185
10.2 光柵結(jié)構(gòu)輔助的目標(biāo)超分辨率成像 187
10.2.1 源目標(biāo)成像 187
10.2.2 散射體目標(biāo)成像 191
10.3 平面諧振微結(jié)構(gòu)陣列輔助的拓展目標(biāo)超分辨率成像 196
10.4 基于TR-相位紋的亞波長擾動識別 199
參考文獻 201
第11章 時間反演無線功率傳輸 202
11.1 時間反演電磁波的自適應(yīng)方向回溯特性 202
11.1.1 時間反演波束綜合方法 202
11.1.2 時間反演綜合方法的波束特征 203
11.1.3 波束綜合算例 206
11.2 時間反演定域功率傳輸 209
11.2.1 時間反演空間電磁場賦形 209
11.2.2 時間反演定域無線輸能實驗 211
11.3 基于時間反演的大規(guī)模MIMO能量傳輸系統(tǒng) 213
11.3.1 基于時間反演的大規(guī)模MIMO能量傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 213
11.3.2 基于時間反演的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中功率平衡方案 216
參考文獻 218
第四篇 時間反演電磁信號的產(chǎn)生
第12章 電磁時間反演鏡的實現(xiàn) 221
12.1 基于數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)電磁信號時間反演 221
12.2 基于時域成像原理實現(xiàn)電磁信號時間反演 222
12.2.1 時域成像原理 222
12.2.2 實現(xiàn)方案 225
12.2.3 實驗驗證 227
12.3 基于色散補償原理實現(xiàn)電磁信號波形時間反演 229
12.3.1 理論推導(dǎo)及反演條件 229
12.3.2 實驗驗證 231
12.4 基于瞬變介質(zhì)實現(xiàn)電磁信號波形時間反演 233
12.4.1 空(時)不連續(xù)性界面處電磁散射的理論分析 233
12.4.2 瞬變介質(zhì)數(shù)值仿真 234
12.4.3 基于時變傳輸線實現(xiàn)電磁信號波形時間反演 236
參考文獻 239