本书在论述时间反演电磁学的产生背景、现状和发展趋势的基础上，系统地介绍时间反演电磁学中的三个核心问题，即时间反演电磁波的传播特性、时间反演电磁波应用系统及电磁信号时间反演操作的实现方法。
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第一篇时间反演电磁学的背景和基础
第1章绪论3
1.1电磁时间反演理论进展简介5
1.2电磁时间反演实现进展简介6
1.3电磁时间反演应用进展简介7
1.3.1时间反演大容量无线通信7
1.3.2时间反演密集多端口阵列8
1.3.3时间反演自适应波束/场综合8
1.3.4时间反演远距离无线输能9
1.3.5时间反演远场雷达成像9
1.3.6时间反演超分辨率探测10
1.3.7时间反演智能电磁逆设计10
1.4本书内容导读11
参考文献12
第2章时变电磁场的基本理论16
2.1电磁场基本方程16
2.2场的辅助位函数表示法18
2.2.1Lorentz辅助位19
2.2.2用两个标量位表示无源区的场21
2.2.3Hertz矢量位22
2.3场的积分表达式23
2.3.1无界空间中波动方程的积分形式解23
2.3.2有界空间中波动方程的积分形式解29
参考文献31
第二篇时间反演电磁波的传播特性
第3章时间反演电磁波的基本特性35
3.1时间反演解35
3.2时间反演腔36
3.2.1标量波动问题的时间反演腔36
3.2.2矢量波动问题的时间反演腔39
3.2.3矢量时间反演场的空间聚焦特性42
3.3时间反演镜49
参考文献51
习题52
第4章时间反演电磁波在腔体内的聚焦特性53
4.1边界条件对时间反演电磁场空间聚焦模式的影响53
4.1.1矩形金属腔中的时间反演多中心聚焦53
4.1.2平行板波导中时间反演电磁场的环状连续聚焦57
4.2波导内的时间反演场62
4.2.1矩形波导内的TEm0模式的时间反演场62
4.2.2一端短路的矩形波导内的TEm0模式的时间反演场68
参考文献72
第5章散射结构辅助的时间反演超分辨率聚焦73
5.1小金属球散射场分析73
5.1.1偶极子源激励情况散射场求解73
5.1.2单金属散射体情况并矢格林函数分析84
5.1.3金属球阵列情况并矢格林函数分析87
5.2小金属球辅助的时间反演超分辨率聚焦89
5.2.1时间反演场超分辨率聚焦数值求解结果89
5.2.2小金属球辅助的聚焦分辨率讨论91
5.3金属丝阵列辅助的时间反演远场超分辨率聚焦95
5.3.1周期金属丝阵列的模式转换原理96
5.3.2平面金属丝阵列辅助的远场超分辨率聚焦100
5.3.3平面金属丝阵列辅助的时间反演远场聚焦实验102
5.3.4加载金属丝阵列的时间反演微结构天线104
5.4缺陷超表面辅助的时间反演远场超分辨率聚焦105
5.4.1时间反演空间电磁场赋形105
5.4.2缺陷超表面辅助的时间反演超分辨率空间电磁场赋形107
参考文献109
习题110
第三篇时间反演电磁波应用技术与应用系统
第6章时间反演信号的时域聚焦113
6.1从信道响应的角度看时间反演时域聚焦113
6.1.1时间反演多用户系统的信道矩阵分析113
6.1.2亚波长间距一般天线阵列的时间反演时域聚焦115
6.1.3二次相位色散对亚波长阵列的影响117
6.2基于时间反演时域聚焦特性的密集多通道天线120
6.2.1色散分多址接入技术120
6.2.2色散延迟线加载的密集多通道天线122
6.3基于时间反演信号聚焦的时域匿迹通信系统125
参考文献127
第7章时间反演超宽带脉冲通信128
7.1超宽带室内信道模型128
7.1.1IEEE802.15.3a超宽带室内信道模型128
7.1.2确定信道模型131
7.2时间反演超宽带脉冲通信系统仿真133
7.3时间反演超宽带脉冲通信的功率优化控制137
7.3.1时间反演信号和补偿系数137
7.3.2确定信道下功率补偿后的系统性能138
7.4后置时间反演MIMO超宽带通信140
7.4.1后置时间反演MIMO超宽带通信系统140
7.4.2后置时间反演MIMO超宽带通信性能分析142
7.5室内超宽带动态时间反演系统的鲁棒性分析147
7.6时间反演超宽带脉冲数据传输通信实验151
7.6.1系统结构151
7.6.2编码、调制与解调152
7.6.3信息传输实验153
参考文献154
第8章时间反演系统响应和时间反演算子156
8.1时间反演镜的系统响应156
8.1.1回波模式的时间反演镜156
8.1.2传输模式的时间反演镜157
8.2标量波时间反演算子157
8.2.1时间反演算子及其特征值系统157
8.2.2迭代时间反演镜法159
8.3电磁波时间反演算子161
8.3.1玻恩近似161
8.3.2回波模式时间反演算子163
8.3.3传输模式时间反演算子165
8.4多散射下的传输矩阵和时间反演算子166
参考文献170
习题170
第9章时间反演成像算法171
9.1标量波时间反演算子分解法171
9.2电磁波时间反演算子分解法173
9.2.1回波模式特征值分析及伪谱定义173
9.2.2传输模式特征值分析及伪谱定义174
9.3标量波时间反演多信号分类法175
9.4电磁波时间反演多信号分类法179
9.4.1特征值系统和TR-MUSIC伪谱定义179
9.4.2扩展目标的TR-MUSIC探测与成像180
参考文献186
第10章时间反演超分辨率成像与探测188
10.1光栅结构的散射场分析188
10.1.1p极化波189
10.1.2s极化波192
10.2光栅结构辅助的目标超分辨率成像194
10.2.1源目标成像194
10.2.2散射体目标成像198
10.3平面谐振微结构阵列辅助的拓展目标超分辨率成像203
10.4基于时间反演相位纹的亚波长扰动识别206
10.4.1时间反演时频相位纹构建206
10.4.2基于时间反演时频相位纹-神经网络方法的亚波长物体识别与定位208
参考文献210
习题210
第11章时间反演无线功率传输211
11.1时间反演定域功率传输211
11.2基于时间反演的大规模MIMO能量传输系统213
11.2.1基于时间反演的大规模MIMO能量传输系统结构213
11.2.2基于时间反演的大规模MIMO系统中功率平衡方案216
11.3基于时间反演的无线信能同传技术218
11.3.1时间反演无线信能同传理论218
11.3.2时间反演无线信能同传系统仿真222
11.3.3时间反演无线信能同传实验系统225
参考文献228
第12章时间反演波束/场综合229
12.1时间反演电磁波的自适应方向回溯特性229
12.1.1时间反演波束综合方法229
12.1.2时间反演综合方法的波束特征230
12.1.3波束综合算例233
12.2基于时间反演的波束畸变纠正235
12.2.1天线罩辐射波束指向角偏差缩小236
12.2.2天线罩辐射波束畸变纠正237
12.3基于时间反演的场综合238
12.3.1时间反演-向量拟合场综合方法原理238
12.3.2场综合案例240
参考文献241
第13章时间反演电磁器件逆设计243
13.1基于时间反演的电磁器件端口场与内部场转换243
13.1.1电磁器件端口场与内部场的转换理论243
13.1.2端口场与内部场转换的案例验证245
13.2基于时间反演初值加速拓扑优化249
13.2.1介质导波器件拓扑优化模型249
13.2.2基于时间反演的拓扑优化初值求解方法250
13.2.3介质导波器件初值求解算例252
13.2.4时间反演初值加速拓扑优化算例255
参考文献258
第四篇时间反演电磁信号的产生
第14章电磁时间反演镜的实现263
14.1基于数字信号处理技术实现电磁信号时间反演263
14.2基于时域成像原理实现电磁信号时间反演264
14.2.1时域成像原理264
14.2.2实现方案267
14.2.3实验验证269
14.3基于色散补偿原理实现电磁信号时间反演271
14.3.1理论推导及反演条件271
14.3.2实验验证273
14.4基于瞬变介质实现电磁信号时间反演275
14.4.1空(时)不连续性界面处电磁散射的理论分析275
14.4.2瞬变介质数值仿真276
14.4.3基于时变传输线实现电磁信号波形时间反演278
参考文献281
习题282
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