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绪论 1

第1章 基本定理与基本辐射元 8

1.1 电磁场基本方程 8

1.1.1 麦克斯韦方程组 8

1.1.2 边界条件和唯一性定理 9

1.1.3 坡印廷定理 10

1.1.4 辐射问题中麦克斯韦方程组的求解 10

1.2 电流元与短振子 12

1.2.1 天线的基本分析方法 12

1.2.2 电流元的定义与场 13

1.2.3 远区场和方向图 14

1.2.4 辐射功率和辐射电阻 16

1.2.5 短振子与辐射效率 17

1.3 对偶原理，磁流元与小电流环 19

1.3.1 广义麦克斯韦方程组与对偶原理 19

1.3.2 磁流元 21

1.3.3 小电流环 22

1.4 镜像原理与等效原理，惠更斯元 25

1.4.1 镜像原理 25

1.4.2 等效原理 26

1.4.3 惠更斯元 28

1.5 巴比涅原理，理想缝隙天线 29

1.5.1 巴比涅原理 29

1.5.2 理想缝隙天线 31

1.5.3 布克关系式 33

1.6 相似原理与互易定理，天线方向图的测量 33

1.6.1 相似原理 33

1.6.2 互易定理的一般形式 34

1.6.3 收、发天线方向图的互易性，方向图的测量 35

习题 36

第2章 对称振子和天线电参数 38

2.1 对称振子 38

2.1.1 对称振子的电流分布与远区场 38

2.1.2 远区条件，场区的划分 40

2.1.3 对称振子的方向图和辐射电阻 42

2.2 天线的方向系数和增益 47

2.2.1 天线方向系数的定义与计算 47

2.2.2 对称振子的方向系数 50

2.2.3 天线增益 51

2.3 天线的输入阻抗与带宽 52

2.3.1 天线的输入阻抗与电压驻波比，阻抗匹配效率 52

2.3.2 天线的带宽 53

2.3.3 海伦积分方程法求对称振子的输入阻抗 54

2.3.4 等效传输线法求对称振子的输入阻抗 58

2.3.5 对称振子的谐振长度和阻抗带宽 61

2.4 天线的极化 63

2.4.1 极化概念 63

2.4.2 极化效率 66

2.4.3 轴化的测量 67

2.5 天线有效面积与传输方程 69

2.5.1 天线有效面积 69

2.5.2 传输方程 71

2.5.3 雷达散射截面和雷达方程 74

2.6 天线的噪声温度 75

2.6.1 天线噪声温度的定义 75

2.6.2 天线噪声温度的计算与讨论 76

习题 80

第3章 天线阵的分析与综合 83

3.1 二元振子阵 83

3.1.1 二元边射阵，方向图乘积定理 83

3.1.2 二元端射阵，相量图 84

3.1.3 导体平面上的对称振子 88

3.2 耦合振子的互阻抗 94

3.2.1 感应电动势法 94

3.2.2 互阻抗的计算 96

3.2.3 振子阵的阻抗和方向系数 100

3.3 N元等幅线阵 103

3.3.1 边射阵 105

3.3.2 普通端射阵 108

3.3.3 汉森－伍德亚德端射阵 112

3.3.4 N元等幅线阵的方向系数 116

3.3.5 扫描阵 121

3.4 N元非等幅线阵 125

3.4.1 二项式阵 125

3.4.2 不同振幅分布线阵的比较 127

3.4.3 道尔夫－切比雪夫阵的综合 129

3.4.4 N元非等幅线阵的方向系数 136

3.5 N元线阵和线源的综合 137

3.5.1 傅里叶变换法 137

3.5.2 谢昆诺夫多项式法 140

3.5.3 泰勒线源的综合 142

3.5.4 最大方向系数线阵的综合 147

3.5.5 超方向性天线 150

3.6 稀疏线阵 151

3.6.1 不等距线阵 151

3.6.2 缺元阵 152

3.7 圆环阵 153

3.7.1 N元圆环阵的方向函数 153

3.7.2 N元圆环阵的方向系数 156

习题 157

第4章 振子天线 161

4.1 对称振子天线与平衡器 161

4.1.1 π形天线和笼形天线 161

4.1.2 折合振子 164

4.1.3 高斯曲线振子 165

4.1.4 平衡器（巴仑） 167

4.2 同相水平天线 171

4.2.1 结构与远区场 171

4.2.2 方向图及讨论 174

4.2.3 方向系数 178

4.3 八木－宇田天线 179

4.3.1 概述 179

4.3.2 感应电动势法分析 180

4.3.3 特性与设计 182

4.3.4 背射天线 185

4.4 单极天线 186

4.4.1 无限大与有限尺寸地面上的单极天线 186

4.4.2 顶加载直立天线 189

4.4.3 单锥天线和盘锥天线 192

4.4.4 套筒单极天线 194

4.4.5 印刷单极天线 196

4.5 同相直立天线阵 197

4.5.1 几种同相直立天线阵 197

4.5.2 COCO天线 199

4.6 分形天线 201

4.6.1 分形天线概述 201

4.6.2 几种典型的分形天线 202

习题 204

第5章 行波线天线与超宽带天线 206

5.1 行波长导线天线 206

5.1.1 行波长导线天线的远区场和方向图 206

5.1.2 行波长导线天线的辐射电阻和方向系数 208

5.2 菱形天线 209

5.2.1 菱形天线的结构与工作原理 209

5.2.2 远区场与方向图 210

5.2.3 辐射电阻，辐射效率和方向系数 213

5.3 螺旋天线 214

5.3.1 螺旋天线的发明与结构 214

5.3.2 法向模螺旋天线，手机天线 215

5.3.3 轴向模螺旋天线 218

5.4 超宽带天线 222

5.4.1 非频变天线原理 222

5.4.2 等角螺线天线与阿基米德螺线天线 223

5.4.3 对数周期天线 227

5.4.4 新型超宽带平面天线 231

5.5 三种超宽带天线阵 236

5.5.1 电流片天线阵 236

5.5.2 维瓦尔迪天线阵 237

5.5.3 散片天线阵 239

习题 240

第6章 缝隙天线和微带天线 242

6.1 平面缝隙天线 242

6.1.1 无限大导体平面上的缝隙天线 242

6.1.2 有限尺寸导体平面上的缝隙天线 243

6.1.3 高增益宽频带印刷缝隙天线 245

6.2 波导缝隙天线阵 246

6.2.1 矩形波导馈电的缝隙 247

6.2.2 波导缝隙线阵 253

6.2.3 波导缝隙面阵 258

6.3 微带贴片天线 261

6.3.1 微带天线的分类、优缺点和分析方法 261

6.3.2 矩形贴片天线的传输线模型 264

6.3.3 矩形贴片天线的空腔模型 268

6.3.4 矩形贴片天线的全波分析 286

6.3.5 不同形状贴片的比较 289

6.4 微带天线元技术与阵列 290

6.4.1 宽频带技术 290

6.4.2 圆极化技术 296

6.4.3 微带天线阵举例 304

6.5 介质谐振器天线 311

6.5.1 介质谐振器天线概述 311

6.5.2 介质谐振器天线举例 312

习题 314

第7章 口径天线基础与喇叭天线 317

7.1 口径天线的外场计算 317

7.1.1 天线基本问题与解法 317

7.1.2 由封闭面上场求外场 318

7.1.3 远场公式及辐射条件 321

7.2 口径天线结构特点与远区场 322

7.2.1 口径天线的结构特点 322

7.2.2 平面口径的远区场 323

7.2.3 平面口径的方向系数 327

7.3 矩形同相口径 328

7.3.1 均匀分布矩形口径 328

7.3.2 余弦分布矩形口径 330

7.3.3 傅里叶变换关系 331

7.4 圆形同相口径 335

7.4.1 均匀分布圆形口径 335

7.4.2 渐降分布圆形口径 337

7.4.3 兰姆达变换关系 338

7.5 非同相口径 341

7.5.1 线性相位分布 341

7.5.2 平方律相位分布 343

7.5.3 立方律相位分布 345

7.6 角锥喇叭天线 346

7.6.1 角锥喇叭的口径场 347

7.6.2 角锥喇叭的远区场和方向图 349

7.6.3 角锥喇叭的增益 351

7.6.4 最佳增益角锥喇叭的设计 355

7.7 高效率圆锥喇叭馈源 357

7.7.1 双模喇叭及多模喇叭 358

7.7.2 波纹喇叭 361

7.7.3 喇叭馈源的相位中心 368

习题 370

第8章 反射面天线及透镜天线 373

8.1 引言 373

8.2 抛物面天线的远场特性 375

8.2.1 抛物面几何关系和几何光学特性 375

8.2.2 口径场法分析 377

8.2.3 交叉极化分量 382

8.2.4 电流分布法分析 384

8.2.5 球面波展开法分析 387

8.3 抛物面天线的增益与设计 392

8.3.1 抛物面天线的增益 392

8.3.2 实际因素对方向性的影响 396

8.3.3 抛物面天线的电设计 402

8.4 卡塞格仑天线 406

8.4.1 卡塞格仑天线的工作原理与几何参数 406

8.4.2 等效馈源法与等效抛物面法 409

8.4.3 电流分布法分析 412

8.4.4 场相关法分析 417

8.5 其他形式反射面天线 420

8.5.1 引言 420

8.5.2 偏置抛物面天线 420

8.5.3 赋形卡塞格仑天线 426

8.5.4 抛物环面天线 427

8.6 透镜天线 430

8.6.1 引言 430

8.6.2 介质透镜天线 431

8.6.3 金属透镜天线 432

8.6.4 变折射率透镜天线 434

8.7 菲涅耳区天线 434

8.7.1 菲涅耳区天线概述 434

8.7.2 菲涅耳区天线举例 435

习题 436

第9章 特殊功能天线 440

9.1 单脉冲天线 440

9.1.1 单脉冲天线的工作原理 440

9.1.2 4喇叭单脉冲天线的性能计算 441

9.1.3 和差矛盾与最佳馈源概念 444

9.1.4 单脉冲天线的实用馈源 445

9.2 合成孔径雷达天线 445

9.2.1 合成孔径雷达的发展与基本原理 445

9.2.2 合成孔径雷达天线技术 446

9.2.3 合成孔径雷达天线的未来展望 449

9.3 相控阵天线 450

9.3.1 相控阵天线类型（见本书配套网站） 451

9.3.2 相控阵天线的馈电方式（见本书配套网站） 451

9.3.3 相控阵的扫描方向图与旁瓣的控制 451

9.3.4 相控阵的宽带和宽角匹配（见本书配套网站） 453

9.3.5 相控阵的幅相误差与校正 453

9.4 极化捷变天线 454

9.4.1 极化捷变天线的基本原理 454

9.4.2 极化捷变天线单元 455

9.4.3 极化捷变天线阵列 455

9.4.4 多功能极化捷变天线与展望 456

9.5 智能天线 457

9.5.1 智能天线的定义与优点 457

9.5.2 智能天线的基本原理与算法 459

9.5.3 多入多出技术简介 461

9.6 可重构天线 462

9.6.1 概述与组成原理 462

9.6.2 辐射结构与典型设计 462

9.6.3 可重构天线阵列的设计（见本书配套网站） 464

9.6.4 开关选择原则与测试系统（见本书配套网站） 464

第10章 计算电磁学在天线中的应用 465

10.1 矩量法 465

10.1.1 矩量法的基本原理与求解过程 465

10.1.2 常用基函数和权函数 466

10.1.3 应用举例（见本书配套网站） 466

10.1.4 矩量法的误差与发展 466

10.2 混合体－面积分方程法 467

10.2.1 体－面积分方程法概述 467

10.2.2 数值例子（见本书配套网站） 469

10.3 有限元法 469

10.3.1 有限元法概述 469

10.3.2 有限元法解题步骤（见本书配套网站） 470

10.4 时域有限差分法 470

10.4.1 时域有限差分法的基本原理 470

10.4.2 FDTD法的应用（见本书配套网站） 476

10.5 几何绕射理论和物理绕射理论 476

10.5.1 几何光学与物理光学（见本书配套网站） 476

10.5.2 几何绕射理论 476

10.5.3 物理绕射理论 478

10.5.4 应用举例（见本书配套网站） 479

10.6 天线数值计算的商用软件 479

10.6.1 基于矩量法的天线仿真软件 479

10.6.2 基于有限元法的天线仿真软件 480

10.6.3 基于时域有限差分法（FDTD）的天线仿真软件 481

10.6.4 基于时域有限积分法（FIT）的天线仿真软件 481

附录A 矢量分析公式 482

附录B 贝塞耳函数公式 485

附录C 国产矩形波导标准尺寸 490

附录D 带△号习题的答案 492

参考文献 495