天线与电波传播
作者：曹祥玉，高军，郑秋容 编著
出版时间：2015年版
内容简介
本教材根据“天线与电波传播”课程标准的要求而编写，详细介绍了天线与电波传播的基础知识、基本原理、基本规律以及工程应用实际和相关新技术，内容包括天线及电波传播两大部分。天线部分介绍了天线理论基础、对称振子与阵列天线、常用线天线、面天线以及工程中应用较多的智能天线、卫星通信天线、航空无线电导航系统地面设备天线，以及近年来出现的超材料天线。电波传播分为无线电波在自由空间的传播、地面波传播、天波传播以及视距传播五部分。结合作者多年来的教学和科研经验，重点拓展了天线与电波传播在实际工程中的应用以及近年来新的天线技术。为了切实帮助学生掌握和理解所学内容，提高分析问题和解决问题的能力，教材中每章末均附有习题。
目录
第1章 天线理论基础 1
1.1 概述 1
1.1.1 天线的主要功能 1
1.1.2 天线的辐射机理 2
1.1.3 天线的分类 5
1.2 天线辐射问题的麦克斯韦方程解 6
1.3 天线的基本辐射单元 8
1.3.1 电基本振子 8
1.3.2 磁基本振子 13
1.3.3 缝隙基本振子 18
1.4 天线的基本电参数 19
1.4.1 方向图函数及方向图 19
1.4.2 主瓣宽度、副瓣电平与前后比 22
1.4.3 方向性系数、效率和增益 24
1.4.4 天线的输入阻抗 27
1.4.5 天线的极化 28
1.4.6 天线的带宽 29
1.4.7 天线的有效长度 30
1.5 互易定理与接收天线电参数 31
1.5.1 互易定理 31
1.5.2 接收天线的等效电路和最大接收功率 35
1.5.3 有效面积Ae 36
1.5.4 等效噪声温度* 38
本章小结 41
习题1 42
参考文献 44
第2章 对称振子与阵列天线 45
2.1 对称振子天线 45
2.1.1 对称振子上的电流分布 45
2.1.2 对称振子的远区辐射场和方向图 46
2.1.3 对称振子的主要特性参量及辐射场统一表达式 49
2.1.4 印刷对称振子 53
2.2 天线阵 54
2.2.1 二元天线阵 54
2.2.2 N元均匀直线式天线阵 57
2.2.3 方向图乘积定理及其应用 67
2.3 地面对天线方向图的影响 77
2.3.1 镜像法 77
2.3.2 理想导电地面上垂直对称振子 79
2.3.3 理想导电面上水平对称振子 80
2.3.4 镜像原理在阵列天线中的应用 81
2.4 自适应天线 82
2.4.1 自适应天线的基本结构 83
2.4.2 自适应天线的工作原理 84
2.4.3 最佳准则和自适应算法 85
2.4.4 自适应天线的基本用途 85
本章小结 86
习题2 87
参考文献 88
第3章 常用线天线 89
3.1 水平对称天线（短波通信天线） 89
3.1.1 双极天线 89
3.1.2 笼形天线 94
3.1.3 折合振子天线 96
3.2 直立天线 97
3.2.1 直立架设天线 97
3.2.2 直立天线性能的改善 98
3.2.3 常见的几种垂直天线 100
3.3 环天线 103
3.4 线天线的馈电 104
3.4.1 平行双线馈电 105
3.4.2 同轴传输线馈电 105
3.5 行波天线 108
3.5.1 菱形天线 108
3.5.2 鱼骨天线 114
3.5.3 八木天线（YAGI—UDA Antenna） 115
3.5.4 背射天线 121
3.5.5 对数周期天线 121
3.5.6 螺旋天线（Helical Antenna or Helix Antenna） 128
3.6 电视发射天线 133
3.6.1 正交振子 133
3.6.2 电视发射天线（蝙蝠翼天线） 134
3.7 缝隙天线 135
3.7.1 有限金属平面上的缝隙天线 135
3.7.2 波导缝隙天线 135
3.7.3 谐振式缝隙阵 137
3.7.4 非谐振式缝隙阵 138
3.8 微带天线 139
3.8.1 微带天线辐射原理 139
3.8.2 辐射场及方向图函数 139
3.8.3 散射特性及RCS减缩技术 141
3.8.4 微带天线阵 148
本章小结 148
习题3 148
参考文献 150
第4章 面天线理论和常用面天线 151
4.1 面天线理论 151
4.2 惠更斯-菲涅尔原理 152
4.3 等效原理和面元的辐射场 152
4.3.1 等效原理 152
4.3.2 惠更斯源的场 153
4.4 平面口面辐射场特性 154
4.4.1 矩形同相口径的辐射场 154
4.4.2 圆形同相口径的辐射场 159
4.4.3 口面场相位分布对方向图的影响 160
4.5 喇叭天线 164
4.5.1 喇叭天线的结构及分类 164
4.5.2 喇叭天线的口面场分布 165
4.5.3 喇叭天线的方向性 167
4.5.4 喇叭天线的设计 170
4.5.5 喇叭天线的阻抗及匹配 173
4.6 反射面天线 173
4.6.1 旋转抛物面天线 174
4.6.2 卡赛格伦天线 179
4.6.3 赋形抛物面天线 182
本章小结 183
习题4 184
参考文献 185
第5章 智能天线 186
5.1 概述 186
5.1.1 智能天线的基本概念 186
5.1.2 智能天线工作原理 186
5.1.3 智能天线的分类 187
5.1.4 智能天线的基本用途 188
5.2 自适应波束形成 189
5.2.1 自适应波束形成最优准则 189
5.2.2 自适应波束形成算法 191
5.2.3 鲁棒自适应波束形成算法 201
5.3 波达方向估计 204
5.3.1 DOA估计传统算法 204
5.3.2 MUSIC算法 205
5.3.3 ESPRIT算法 207
5.3.4 解相关算法 209
5.4 阵列误差校正 216
5.4.1 阵列误差校正概念和作用 217
5.4.2 阵列误差校正算法 217
5.5 智能天线的实现 220
5.5.1 实现方案 220
5.5.2 智能天线的硬件实现 221
5.5.3 智能天线算法软件实现 222
本章小结 231
习题5 231
参考文献 231
第6章 常用卫星通信天线 234
6.1 反射面天线 234
6.1.1 抛物面天线 234
6.1.2 卡塞格伦天线 235
6.1.3 格里高利天线 235
6.1.4 环焦天线 236
6.1.5 偏馈型天线 236
6.1.6 多频段天线 237
6.2 平板阵列天线 239
6.3 螺旋天线 241
6.4 喇叭天线 241
6.5 动中通天线 242
6.5.1 机械扫描反射面天线 243
6.5.2 一维相扫的平板阵列天线 247
6.5.3 全相扫共形相控阵天线 249
参考文献 252
第7章 航空无线电导航系统地面设备
天线 253
7.1 中波导航机天线 253
7.1.1 应用、配置与性能 254
7.1.2 天线类型 254
7.1.3 天线调谐箱 254
7.1.4 天线转换装置 255
7.2 超短波定向系统天线 255
7.2.1 应用、配置与性能 256
7.2.2 超短波定向天线类型 256
7.2.3 超短波定向天线发展 256
7.2.4 准多普勒相位式测角 256
7.3 伏尔系统地面天线 257
7.3.1 性能 257
7.3.2 普通伏尔天线 257
7.3.3 多普勒伏尔天线 258
7.3.4 精密伏尔天线 259
7.4 塔康天线 259
7.4.1 配置及性能 260
7.4.2 类型 260
7.4.3 关键技术 260
7.4.4 机械扫描塔康天线 261
7.4.5 电子扫描塔康天线 262
7.5 精密进场雷达天线 263
7.5.1 配置与性能 264
7.5.2 天线组成 264
7.5.3 天线馈电方式 264
7.5.4 辐射波束形成及工作过程 264
7.6 米波仪表着陆系统天线 264
7.6.1 天线的组成及功能 265
7.6.2 航向天线 265
7.6.3 下滑天线 267
7.6.4 指点信标天线 269
7.7 分米波仪表着陆系统天线 270
7.7.1 航向天线阵 271
7.7.2 下滑天线阵 272
7.7.3 测距应答器天线阵 274
7.7.4 外场监测天线 275
7.8 微波着陆系统天线 275
7.8.1 天线的组成、配置与功能 276
7.8.2 扫描天线 276
7.8.3 辅助天线 280
习题7 281
参考文献 282
第8章 超材料天线 283
8.1 超材料的概念 283
8.1.1 电磁带隙结构（EBG, Electromagnetic Band Gap） 284
8.1.2 左手媒质（LHM, Left-hand
Material） 285
8.1.3 逆Snell定律 285
8.1.4 逆多普勒（Doppler）效应 286
8.1.5 逆Goos_Hanchen效应 286
8.1.6 频率选择表面（FSS, Frequency Selective Surface） 287
8.2 超材料宽带天线 287
8.2.1 宽带超材料结构设计 287
8.2.2 超材料加载宽带天线设计与实现 289
8.2.3 基于SRR结构的超宽带陷波天线 290
8.3 超材料高增益天线 292
8.3.1 超材料覆层提高天线增益原理 292
8.3.2 基于超材料的高增益喇叭天线 297
8.4 超材料隐身天线 300
8.4.1 基于空间场对消原理的隐身天线 300
8.4.2 加载吸收电阻的超材料隐身天线 312
8.4.3 完美吸波材料隐身天线 323
本章小结 338
参考文献 338
第9章 电波传播 340
9.1 引言 340
9.2 无线电波在自由空间的传播 343
9.2.1 自由空间传播的场强及
接收功率 343
9.2.2 自由空间基本传播损耗L0 344
9.2.3 实际电道传播损耗L和基本
传播
