智能天線：MATLAB 實踐版, 2/e (Smart Antennas with MATLAB, 2/e)

Frank B.Gross

佐治亞南方大學電氣工程系主任，教授，
美國工程教育學會和IEEE天線與傳播學會的會員，
佐治亞技術研究院（GTRI）高級研究工程師，
研究領域包括智能天線、電磁學、雷達、定向天線設計、超材料以及天線陣列處理。

原書前言
第1章引言1
　1.1智能天線是什麼1
　1.2為什麼會出現智能天線2
　1.3智能天線帶來的好處是什麼2
　1.4智能天線原理3
　1.5本書概覽4
　1.6參考文獻4

第2章電磁場基礎6
　2.1麥克斯韋方程6
　2.2亥姆霍茲波方程7
　2.3直角坐標系中的傳播8
　2.4球面坐標系中的傳播9
　2.5電場邊界條件10
　2.6磁場邊界條件12
　2.7平面波反射和透射係數13
　　2.7.1垂直入射13
　　2.7.2斜入射16
　2.8平地上的傳播18
　2.9刀口衍射20
　2.10參考文獻22
　2.11習題22

第3章天線基礎25
　3.1天線場區域25
　3.2功率密度26
　3.3輻射強度28
　3.4基本天線命名29
　　3.4 .1天線方向圖29
　　3.4.2天線瞄準線31
　　3.4.3主平面方向圖31
　　3.4.4波束寬度31
　　3.4.5方向性31
　　3.4.6波束立體角32
　3.4.7增益32
　　3.4.8有效孔徑33
　3.5 Friis傳輸公式33
　3.6磁矢勢和遠場34
　3.7線性天線35
　　3.7.1無窮小偶極子35
　　3.7.2有限長偶極子37
　3.8環形天線39
　　3.8.1恆定相量電流環路39
　3.9參考文獻41
　3.10習題42

第4章陣列基礎44
　4.1線陣44
　　4.1.1二元陣列44
　　4.1.2均勻N元線陣45
　　4.1.3均勻N元線陣方向性52
　4.2陣列加權55
　　4.2.1波束導向和加權陣列62
　4.3環陣63
　　4.3.1波束導向環陣63
　4.4直角面陣64
　4.5固定波束陣列65
　　4.5.1 Butler矩陣66
　4.6固定旁瓣消除67
　4.7逆向陣列69
　　4.7.1無源逆向陣列70
　　4.7.2有源逆向陣列70
　4.8參考文獻71
　4.9習題72

第5章隨機變量和隨機過程原理74
　5.1隨機變量的定義74
　5.2概率密度函數74
　5.3期望和階矩76
　5.4常見的概率密度函數77
　　5.4 .1高斯密度77
　　5.4.2瑞利密度78
　　5.4.3均勻密度78
　　5.4.4指數密度79
　　5.4.5萊斯密度80
　　5.4.6拉普拉斯密度81
　5.5平穩性和遍歷性82
　5.6自相關和功率譜密度83
　5.7協方差矩陣84
　5.8參考文獻85
　5.9習題85

第6章傳播信道特徵87
　6.1平地模型87
　6.2多徑傳播機制90
　6.3傳播信道基礎91
　　6.3.1衰落91
　　6.3.2快衰落建模92
　　6.3.3信道脈衝響應100
　　6.3.4功率時延分佈101
　　6.3.5功率時延分佈的預測103
　　6.3.6功率角度分佈103
　　6.3.7角度擴展預測105
　　6.3.8功率時延－角度分佈108
　　6.3.9信道色散108
　　6.3.10慢衰落模型109
　6.4提高信號質量110
　　6.4.1均衡111
　　6.4.2分集112
　　6.4.3信道編碼114
　　6.4.4 MIMO 114
　6.5參考文獻116
　6.6習題118

第7章到達角估計121
　7.1矩陣代數基礎121
　　7.1.1向量基礎121
　　7.1.2矩陣基礎122
　7.2陣列相關矩陣125
　7.3 AOA估計方法127
　　7.3.1 Bartlett AOA估計127
　　7.3.2 Capon AOA估計128
　　7.3.3線性預測AOA估計129
　　7.3.4最大熵AOA估計131
　　7.3.5 PHD AOA估計131
　　7.3.6最小模AOA估計132
　　7.3 .7 MUSIC AOA估計134
　　7.3.8 Root－MUSIC AOA估計136
　　7.3.9 ESPRIT AOA估計141
　7.4參考文獻144
　7.5習題145

第8章智能天線148
　8.1概述148
　8.2智能天線的發展歷程149
　8.3固定權重波束形成基礎150
　　8.3.1最大化信干比150
　　8.3.2最小方均誤差155
　　8.3.3最大似然157
　　8.3.4最小方差159
　8.4自適應波束形成162
　　8.4.1最小方均162
　　8.4.2採樣矩陣求逆164
　　8.4.3遞歸最小二乘法167
　　8.4.4恆模170
　　8.4.5最小二乘恆模173
　　8.4.6共軛梯度法176
　　8.4.7擴展序列陣列權值179
　　8.4.8新SDMA接收機的描述181
　8.5參考文獻186
　8.6習題189

第9章測向192
　9.1環形天線192
　　9.1.1早期使用環形天線測向192
　　9.1.2環形天線基本原理192
　　9.1.3垂直環天線194
　　9.1.4垂直環極化匹配194
　　9.1.5具有極化信號的垂直環194
　　9.1.6交叉環陣和Bellini－Tosi無線電測角儀196
　　9.1.7環陣校準199
　9.2 Adcock偶極子天線陣列200
　9.2.1 Watson-Watt測向算法201
　9.3應用於Adock和交叉環陣的現代測向202
　9.4定位203
　　9.4.1 Stansfield算法204
　　9.4.2加權最小二次方解206
　　9.4.3置信誤差橢圓206
　　9.4 .4馬氏統計208
　9.5參考文獻/註釋210
　9.6習題211

第10章矢量傳感器213
　10.1簡介213
　10.2矢量傳感器天線陣列響應215
　　10.2.1單矢量傳感器的導向矢量推導215
　　10.2.2矢量傳感器陣列信號模型和導向矢量218
　10.3矢量傳感器測向219
　　10.3.1矢量積測向219
　　10.3.2超分辨率測向221
　10.4矢量傳感器波束形成223
　10.5矢量傳感器的Cramer-Rao低限227
　10.6致謝229
　10.7參考文獻230
　10.8習題231

第11章智能天線設計233
　11.1引言233
　11.2全局優化算法234
　　11.2.1算法說明236
　11.3優化智能天線陣247
　　11.3.1稀疏天線陣單元247
　　11.3.2優化陣單元位置249
　11.4自適應零限253
　11.5智能天線設計中的NEC 256
　　11.5.1 NEC2資源256
　　11.5.2設置NEC2仿真257
　　11.5.3將NEC2與MATLAB集成260
　　11.5.4示例：簡單的半波偶極子天線261
　　11.5.5單極陣示例262
　11.6演化天線設計264
　11.7當前和未來趨勢268
　　11.7.1可重構天線和陣列268
　　11.7.2開源計算電磁學軟件268
　11.8參考文獻268
　11.9習題271