無論是5G通信、泛在智能物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、星聯(lián)網(wǎng)的逐步推進和普及，還是工藝和材料的迭代升級，能夠促使天線、微波、毫米波相關技術快速發(fā)展，并不斷滲透到智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、精 準醫(yī)療、智慧農(nóng)業(yè)等垂直應用領域，也將催生出更多新興的業(yè)務和商業(yè)模式，進而深刻改變?nèi)祟惿鐣�。在此過程中，出現(xiàn)了大量的新體制、新材料、新工藝、新場景的天線與微波技術。
本書主要介紹石墨烯、超材料以及各類功能材料在天線系統(tǒng)中的應用，人工電磁材料在大規(guī)模高密度天線陣列及透鏡天線領域的應用，以及增材制造等新的加工制造工藝給天線發(fā)展帶來的新潛力。本書旨在展現(xiàn)在天線與微波技術中出現(xiàn)的新體制、新技術、新方法、新材料、新工藝。希望給讀者新的視野、方法和經(jīng)驗。
趙魯豫
博士，西安電子科技大學副教授、博士生導師。于2014年獲得香港中文大學博士學位，同年開始在香港中文大學進行博士后研究。于2016年到西安電子科技大學任教�，F(xiàn)任天線系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專 家委員會理事、中國通信學會高 級會員、天線與射頻技術委員會委員、IEEE高 級會員。常年擔任IEEE Transactions on Antennas and Propagation、International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering等期刊的審稿人，現(xiàn)任IEEE Access副主編。主要研究方向為多天線系統(tǒng)、微波無源集成電路及天線微波測量。共發(fā)表SCI檢索論文近50篇，其中ESI高被引論文4篇；授權美國發(fā)明專利3項、中國發(fā)明專利2項，申請專利40余項；出版譯著1部、專著1部。主持國家重點研發(fā)計劃項目子課題1項，國家自然科學基金青年科學基金項目1項，國家重點實驗室基金項目1項，裝備預研共用技術項目2項，陜西省重點研發(fā)計劃項目1項。
第1章 概述 001
1.1 新材料概述 002
1.2 基于新材料的天線及其加工工藝演進 003
1.2.1 液態(tài)金屬天線 003
1.2.2 納米材料天線 004
1.2.3 石墨烯材料天線 004
1.2.4 新型天線加工工藝 005
1.2.5 超材料、超構材料天線技術 006
1.3 新材料與5G技術演進 007
1.3.1 LCP與MPI天線的趨勢 008
1.3.2 印制電路板高頻材料的國產(chǎn)替代 010
1.3.3 電子陶瓷的發(fā)展 010
1.3.4 氮化鎵半導體材料迎機遇 011
參考文獻 011
第2章 石墨烯材料及其在天線技術中的應用 013
2.1 石墨烯超表面及其在天線技術中的應用 014
2.1.1 超表面 014
2.1.2 石墨烯超表面在天線中的應用 014
2.1.3 可調(diào)石墨烯超表面 018
2.1.4 頻率選擇表面 020
2.1.5 其他 022
2.2 基于石墨烯的太赫茲偶極子天線 025
2.2.1 石墨烯的等效表面阻抗 025
2.2.2 基于石墨烯的偶極子天線仿真分析 027
2.3 基于石墨烯的頻率可重構天線 030
2.3.1 基于石墨烯的頻率可重構天線研究背景及意義 030
2.3.2 頻率可重構天線理論 031
2.3.3 基于石墨烯的頻率可重構天線實例 032
2.3.4 未來發(fā)展趨勢及待解決的問題 039
2.4 基于石墨烯的方向圖可重構天線 039
2.4.1 基于石墨烯的方向圖可重構天線研究背景及意義 039
2.4.2 可重構天線理論 040
2.4.3 可重構天線實例 041
2.4.4 未來發(fā)展趨勢及待解決的問題 051
2.5 基于石墨烯的太赫茲平面反射陣天線 052
2.5.1 平面反射陣基本原理 052
2.5.2 基于石墨烯的反射陣單元特性分析 053
2.5.3 基于石墨烯的反射陣天線分析 057
2.6 石墨烯的制備和規(guī)�；慨a(chǎn) 060
2.6.1 石墨烯的研究背景及意義 060
2.6.2 微觀石墨烯的制備 061
2.6.3 宏觀石墨烯的制備 071
參考文獻 075
第3章 超材料和人工電磁材料及其在天線技術中的應用 081
3.1 超材料的技術背景 082
3.2 超材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 085
3.2.1 利用超材料實現(xiàn)天線的小型化 086
3.2.2 利用超材料實現(xiàn)天線的低剖面 090
3.2.3 利用超材料實現(xiàn)天線的去耦合 092
3.2.4 利用超材料實現(xiàn)其他功能 098
3.3 電磁超材料的性質(zhì)及分析試驗方法 099
3.3.1 電磁超材料 099
3.3.2 電磁超材料的特性 102
3.3.3 超材料的數(shù)值研究方法 105
3.4 人工介質(zhì)與人工介質(zhì)層 109
3.4.1 人工介質(zhì)及人工介質(zhì)層基本概念 109
3.4.2 人工介質(zhì)及人工介質(zhì)層的基本分析方法 111
3.4.3 人工介質(zhì)的洛倫茲定理分析 111
3.4.4 ADL等效參數(shù)提取 113
3.5 基于人工介質(zhì)層的大規(guī)模天線陣列 116
3.5.1 小型化天線單元設計 117
3.5.2 1×3雙極化直線陣設計 122
3.5.3 6×6 MIMO陣列ADL去耦合設計 127
3.6 本章小結 139
參考文獻 139
第4章 人工電磁透鏡天線 147
4.1 透鏡天線類型與基本原理 148
4.1.1 均勻媒質(zhì)透鏡天線 148
4.1.2 基于相移表面的平面透鏡天線 152
4.1.3 透鏡天線設計的關鍵因素 156
4.2 人工材料透鏡 159
4.3 基于相移表面的透鏡天線 166
4.4 機械波束掃描天線與波束切換平面透鏡天線 170
4.4.1 機械波束掃描天線 170
4.4.2 波束切換平面透鏡天線 172
4.5 電控可重構平面透鏡天線 173
4.6 結束語 175
參考文獻 175
第5章 基于功能材料的機械天線技術 179
5.1 機械天線基本原理及其發(fā)展 180
5.1.1 傳統(tǒng)低頻天線 180
5.1.2 機械式低頻天線的提出 182
5.1.3 機械天線簡述 183
5.2 功能材料及其換能效應 184
5.2.1 能量轉換與功能材料 184
5.2.2 壓電材料 185
5.2.3 磁致伸縮材料 192
5.3 基于磁性材料的機械天線 200
5.3.1 磁場運動天線基本原理 200
5.3.2 永磁材料研究進展 202
5.3.3 永磁式機械天線進展 206
5.4 基于駐極體/極性材料的機械天線 209
5.4.1 駐極體天線基本原理 209
5.4.2 駐極體材料研究進展 211
5.4.3 駐極體機械天線進展 214
5.5 聲波激勵機械天線 217
5.5.1 聲波激勵電場式機械天線 217
5.5.2 聲波激勵磁電式機械天線 220
參考文獻 222
第6章 液態(tài)金屬天線 231
6.1 液態(tài)金屬簡介 232
6.2 液態(tài)金屬天線制造工藝及控制方法 233
6.2.1 微流體技術與液體泵技術 233
6.2.2 基板封裝技術 234
6.2.3 3D打印技術 234
6.2.4 介質(zhì)3D打印技術 236
6.3 液態(tài)金屬天線可重構性能研究進展 237
6.3.1 頻率可重構的液態(tài)金屬天線 237
6.3.2 極化可重構的液態(tài)金屬天線 238
6.3.3 方向圖可重構的液態(tài)金屬天線 240
6.3.4 混合可重構的液態(tài)金屬天線 240
6.3.5 基于重力驅動的液態(tài)金屬頻率可重構天線 243
6.4 液態(tài)金屬天線與傳統(tǒng)天線的對比 244
6.4.1 液態(tài)金屬天線的特征總結 245
6.4.2 液態(tài)金屬天線的痛點和發(fā)展方向 245
參考文獻 246
第7章 增材制造技術及其在微波天線領域中的應用 247
7.1 增材制造在射頻微波領域的應用進展 248
7.2 增材制造的技術體系和材料體系 251
7.2.1 線型的典型工藝 252
7.2.2 材料擠壓型的典型工藝 255
7.2.3 粉末燒融的典型工藝 257
7.2.4 定向能量沉積 267
7.2.5 薄板層壓的典型工藝 269
7.2.6 材料噴射的典型工藝 271
7.2.7 光聚合的典型工藝 277
7.2.8 黏合劑噴射的典型工藝 283
7.2.9 常見3D打印材料 286
7.3 基于介質(zhì)打印的天線加工實現(xiàn)方案 294
7.4 基于金屬打印的天線加工實現(xiàn)方案 297
7.5 結束語 304
參考文獻 305
附錄A 基站天線外罩材料及選擇標準 307
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