简明天线理论与设计应用

目　录

第1章　电磁辐射的基本原理　1

1．0　本章导读　1

1．1　波动方程与静态场方程的类比　1

1．2　场与源的关系　3

1．3　电基本振子的辐射　4

1．4　天线辐射机理的进一步分析　9

1．5　天线阵列的基本知识　12

1．5．1　理想点源与二元点源阵列　12

1．5．2　均匀直线阵与方向图相乘定理　16

1．6　本章小结　17

第2章　天线的特性参数　20

2．0　本章导读　20

2．1　预备知识——从传输线到天线　20

2．2　天线的电路特性参数　22

2．2．1　输入阻抗　22

2．2．2　反射系数与驻波比　22

2．3　天线的辐射特性参数　23

2．3．1　方向图与波束宽度　23

2．3．2　天线的方向性系数　24

2．3．3　天线的效率　26

2．3．4　天线的增益系数　27

2．3．5　天线的有效口径　28

2．3．6　天线的极化　29

2．3．7　天线的带宽　31

2．3．8　其他常用的天线参数　32

2．4　工程实例　32

2．5　Friis公式及其应用　34

2．6　本章小结　36

第3章　对称振子天线及其演化　38

3．0　本章导读　38

3．1　振子天线的原理与设计　38

3．1．1　对称振子的电流分布与辐射场　38

3．1．2　对称振子的平衡馈电技术　43

3．1．3　振子天线的变形种类　49

3．2　缝隙天线的原理与设计　57

3．2．1　巴比涅原理　57

3．2．2　缝隙天线　58

3．3　宽频带与非频变天线的原理与设计　60

3．3．1　拉姆塞原理　60

3．3．2　几种重要而常用的非频变天线　61

3．4　本章小结　70

第4章　微带与印刷天线的原理与设计　76

4．0　本章导读　76

4．1　传输线模型分析方法　76

4．2　空腔模型分析方法　79

4．3　常用的微带天线馈电技术　87

4．3．1　微带线边馈　87

4．3．2　微带线电磁耦合馈电　87

4．3．3　孔耦合馈电　88

4．3．4　同轴线馈电　89

4．4　微带天线的宽带设计技术　89

4．5　微带天线的多频设计技术　93

4．6　微带天线的圆极化设计技术　97

4．7　微带天线阵列简介　99

4．7．1　串联馈电的微带天线阵列　99

4．7．2　并联馈电的微带天线阵列　101

4．7．3　微带天线面阵　103

4．8　微带天线新工艺和新技术简介　104

4．9　本章小结　104

第5章　小型平面超宽带天线的设计技术　111

5．0　本章导读　111

5．1　小型平面超宽带天线单元的设计　112

5．2　小型带阻特性平面超宽带天线的设计技术　118

5．2．1　在天线辐射单元中引入窄带谐振结构　118

5．2．2　在调谐枝节中引入窄带谐振结构　119

5．2．3　在馈线中引入窄带谐振结构　121

5．2．4　采用分形结构　121

5．2．5　采用电调谐振器技术　122

5．3　超宽带天线时域特性的初步研究　123

5．4 本章小结　130

第6章　天线的计算机辅助设计原理与技术　136

6．0　本章导读　136

6．1　电磁场数值计算方法简介　137

6．2　矩量法的基本原理　137

6．2．1　矩量法的泛函理论基础　138

6．2．2　矩量法求解问题的基本步骤　139

6．3　采用矩量法分析线天线　140

6．3．1　单根天线的分析　140

6．3．2　天线阵列的分析　145

6．4　矩量法的程序实现与算例　146

6．4．1　半波振子天线的矩量法分析　146

6．4．2　八木天线的矩量法分析　147

6．5　IE3D软件简介　148

6．6　IE3D的应用举例——微带分支线电桥的设计　154

6．7　本章小结　160

第7章　天线测量的基本原理与技术　161

7．0　本章导读　161

7．1　概述　162

7．1．1　天线测量的基本概念　162

7．1．2　测量场地　162

7．2　天线阻抗特性的测量　163

7．2．1　矢量网络分析仪的基本工作原理　163

7．2．2　天线的输入阻抗测量　165

7．3　天线远场幅度方向图的测量　165

7．3．1　喇叭天线的设计原理　165

7．3．2　天线远场幅度方向图的测量　167

7．4　天线增益的测量　168

7．4．1　绝对法　168

7．4．2　双天线比较法　168

7．5　天线极化特性的测量　169

7．6　本章小结　170

第8章　基础实验与操作　172

8．0　本章导读　172

8．1　常见集中参数元件的射频特性检测　172

8．2　振子天线性能参数的测量　177

8．2．1　半波振子的阻抗特性与辐射特性测量　177

8．2．2　八木天线方向图的测量　178

8．3　微带贴片天线的计算机辅助设计　179

8．4　本章小结　189

附录A　常用的数学公式　192

附录B　常见介质和金属材料特性[B．1]　203

附录C　常用标准波导尺寸数据表　205

附录D　常用平面传输线的相关计算公式　208

附录E　常用的电子资源　216

附录F　广义阻抗矩阵元素的推导与证明　217

附录G　线天线的矩量法分析程序　219

附录H　无线电频段划分　226

后记　227

缩略语　229

《简明天线理论与设计应用》首先从物理概念出发，结合简单的数学推导，导出了电磁辐射的基本概念和天线基本参数的定义；进而从对称振子天线的基本特性入手，结合工程实例，介绍了线天线的各种常见变形和工程设计技术，逐步引出天线设计中常用的重要原理，并以双锥天线为例，详细介绍了天线的宽带设计原理；接着详细介绍了微带印刷天线、平面超宽带天线的设计原理，列举了相应的工程实例；最后介绍了天线的计算机辅助设计和测量原理，通过3个自编实验，向读者介绍了天线计算机辅助分析、设计和实际测量的基本技术。
　　《简明天线理论与设计应用》主要面向高等院校通信与电子信息类专业的本科生和研究生、基层天线和微波工程技术人员，以及具有一定数理基础的初学者，此外也可用作相关专业研究人员的参考书。