天线与电波传播（第四版）

本版是在原书第三版的基础上修订而成的。这次修订对第4章进行了较大篇幅的改动；第3、5、8、9章添加或置换了某些特定天线的内容；在某些章节引入了基于电磁场数值仿真软件得到的天线特性。 本书围绕天线与电波传播两大内容展开。全书共 14 章。前 9 章为天线部分，各章内容分别为：天线基础知识、简单线天线、行波天线、非频变天线、缝隙天线与微带天线、手机天线、测向天线、面天线、新型天线；后 5 章为电波传播部分，各章内容分别为：电波传播的基础知识、地面波传播、天波传播、视距传播、地面移动通信中接收场强的预测。各章均配有适量的习题。本书力求兼顾信息量大、行文简洁的特点，追踪当前热点技术及应用。 书中的大量图表体现了MATLAB 在天线与电波传播领域中的有效应用，附录给出了典型的MATLAB程序，个别章节还介绍了专业的天线分析软件的应用实例。同时，本书以二维码的形式提供每章的教学课件和重点、难点的讲解视频（动画），教师和学生可扫码查看。本书的适用对象为电子工程、通信工程专业的大学本科学生，也可供其他专业选用以及供通信和天线工程技术人员参考。

绪论 1 第1章 天线基础知识 3 1.1 基本振子的辐射 3 1.1.1 电基本振子的辐射 3 1.1.2 磁基本振子的辐射 6 1.2 发射天线的电参数 7 1.2.1 方向函数 8 1.2.2 方向图 8 1.2.3 方向图参数 9 1.2.4 方向系数 10 1.2.5 天线效率 12 1.2.6 增益系数 12 1.2.7 天线的极化 13 1.2.8 有效长度 14 1.2.9 输入阻抗与辐射阻抗 15 1.2.10 频带宽度 16 1.3 互易定理与接收天线的电参数 16 1.3.1 互易定理 16 1.3.2 有效接收面积 17 1.3.3 等效噪声温度 18 1.4 对称振子 19 1.4.1 电流分布 20 1.4.2 对称振子的辐射场 20 1.4.3 对称振子的输入阻抗 23 1.5 天线阵的方向性 25 1.5.1 二元阵的方向性 25 1.5.2 均匀直线阵 32 1.6 对称振子阵的阻抗特性 38 1.6.1 二元阵的阻抗 38 1.6.2 直线阵的阻抗 43 1.7 无限大理想导电反射面对天线电性能的影响 44 1.7.1 天线的镜像 44 1.7.2 无限大理想导电反射面对天线电性能的影响 45 习题一 47 第2章 简单线天线 53 2.1 水平对称天线 53 2.1.1 双极天线 53 2.1.2 笼形天线 60 2.1.3 V形对称振子 61 2.1.4 电视发射天线 63 2.2 直立天线 66 2.2.1 鞭状天线 66 2.2.2 T形天线、Γ形天线及斜天线 71 2.2.3 螺旋鞭天线 74 2.2.4 中馈鞭状天线 75 2.2.5 宽频带直立天线 77 2.3 环形天线 80 2.3.1 小环天线 81 2.3.2 电流非均匀分布的大环天线 83 2.3.3 加载圆环天线 88 2.4 引向天线与背射天线 89 2.4.1 引向天线的工作原理 90 2.4.2 引向天线的电特性 95 2.4.3 半波折合振子 98 2.4.4 平衡器——对称天线的馈电 100 2.4.5 环形元引向天线 103 2.4.6 背射（返射）天线概述 104 习题二 105 第3章 行波天线 107 3.1 行波单导线及菱形天线 107 3.1.1 行波单导线 107 3.1.2 菱形天线 109 3.1.3 行波V形天线(TravelingWave Vee Antenna) 113 3.1.4 低架行波天线 115 3.2 螺旋天线 117 3.2.1 圆极化波及其应用 117 3.2.2 螺旋天线的工作原理 118 3.2.3 螺旋天线的电参数估算 120 习题三 122 第4章 非频变天线 123 4.1 非频变天线的基本概念 123 4.2 平面等角螺旋天线 124 4.2.1 平面等角螺旋天线的结构和工作原理 124 4.2.2 平面等角螺旋天线的电参数 126 4.3 阿基米德螺旋天线 128 4.3.1 平面阿基米德螺旋天线128 4.3.2 圆锥阿基米德螺旋天线130 4.4 对数周期天线 132 4.4.1 对数周期振子阵的结构 132 4.4.2 对数周期振子阵的工作原理 133 4.4.3 对数周期振子阵的电参数 136 4.4.4 短波对数周期振子阵天线的结构与应用 139 4.4.5 其他形式的对数周期天线 140 习题四 142 第5章 缝隙天线与微带天线 144 5.1 缝隙天线 144 5.1.1 理想缝隙天线 144 5.1.2 缝隙天线 146 5.1.3 缝隙天线阵 149 5.2 微带天线 151 5.2.1 矩形微带天线 152 5.2.2 双频微带天线(DuelBand Microstrip Antenna) 155 5.2.3 可重构微带天线 157 习题五 158 第6章 手机天线 159 6.1 我国移动通信的发展 159 6.2 手机天线 161 6.2.1 背景 161 6.2.2 外置式天线 61 6.2.3 内置式天线 165 6.2.4 手机天线的发展前景 173 习题六 175 第7章 测向天线 176 7.1 概述 176 7.2 环形测向天线 177 7.2.1 单环天线 177 7.2.2 复合环天线 179 7.2.3 间隔双环天线 179 7.3 爱德考克天线 180 7.4 沃森—瓦特正交天线 181 7.5 角度计天线 182 7.6 锐方向天线 184 7.6.1 均匀直线阵等分两组后的和差方向特性 184 7.6.2 乌兰韦伯尔天线 186 习题七 185 第8章 面天线 188 8.1 等效原理与惠更斯元的辐射 188 8.2 平面口径的辐射 190 8.2.1 一般计算公式 190 8.2.2 同相平面口径的辐射 192 8.2.3 同相平面口径方向图参数 194 8.2.4 相位偏移对口径辐射场的影响 196 8.3 喇叭天线 197 8.3.1 矩形喇叭天线的口径场与方向图 198 8.3.2 圆锥喇叭 201 8.3.3 馈源喇叭 202 8.4 旋转抛物面天线 204 8.4.1 几何特性与工作原理 204 8.4.2 抛物面天线的口径场 206 8.4.3 抛物面天线的辐射场 207 8.4.4 抛物面天线的方向系数和 第9章 新型天线 218 9.1 智能天线 218 9.1.1 智能天线的基本原理 219 9.1.2 自适应数字波束形成 220 9.1.3 多波束天线 221 9.2 EBG天线 222 9.2.1 EBG的基本概念 222 9.2.2 EBG天线的结构及类型 223 9.3 等离子体天线 225 9.3.1 等离子体简介 225 9.3.2 等离子体天线的发展简史与工作原理 226 9.3.3 等离子体天线的优点 228 9.3.4 展望 228 9.4 机械天线 228 9.4.1 传统低频发射天线存在的问题 228 9.4.2 机械式低频天线的基本理论 229 9.4.3 机械式低频天线面临的关键技术问题与挑战233 习题九 233 第10章 电波传播的基础知识 234 10.1 概述 234 10.1.1 电磁波谱 234 10.1.2 几种主要的电波传播方式 235 10.2 自由空间电波传播 236 10.3 电波传播的菲涅尔区 238 习题十 241 第11章 地面波传播 242 11.1 地球表面电特性 242 11.2 地面波的传播特性 243 11.2.1 波前倾斜现象 244 11.2.2 地面波传播的场分量 245 11.2.3 地面波传播特性 246 11.3 地面波场强的计算 247 11.4 地面不均匀性对地面波传播的影响 249 习题十一 251 第12章 天波传播 252 12.1 电离层概况 252 12.1.1 电离层的结构特点 252 12.1.2 电离层的变化规律 254 12.1.3 电离层的等效电参数 257 12.2 无线电波在电离层中的传播 258 12.2.1 反射条件 258 12.2.2 电离层的吸收 261 12.3 短波天波传播 262 12.3.1 传输模式 262 12.3.2 短波天波传播工作频率的选择 263 12.3.3 短波天波传播的几个主要问题 264 12.3.4 传输损耗的估算 268 12.3.5 短波天波传播的特点 269 12.4 中波天波传播介绍 270 习题十二 271 第13章 视距传播 272 13.1 地面对视距传播的影响 272 13.1.1 光滑平面地情况 272 13.1.2 光滑球面地情况 276 13.2 对流层大气对视距传播的影响 279 13.2.1 电波在对流层中的折射 279 13.2.2 大气衰减(Attenuation by Atmospheric Gases) 281 习题十三 282 第14章 地面移动通信中接收场强的预测 283 14.1 地面移动通信中电波传播的基本特点及其研究方法 283 14.2 Okumura预测方法 284 14.2.1 场强测试情况和数据处理方法 284 14.2.2 传播路径分类 284 14.2.3 准平坦地形市区场强中值曲线 285 14.2.4 准平坦地形市区相对于自由空间的基本传输损耗中值曲线 287 14.2.5 各种校正因子 288 14.2.6 Hata公式 292 14.3 GB/T 14617.1—2012预测方法 292 习题十四 294 附录 典型的MATLAB程序 295 参考文献 299