包邮天线与电波传播

第0章 绪论 1 第1章 电磁场理论基础 3 1.1 麦克斯韦方程组 3 1.1.1 高斯定理 3 1.1.2 法拉第电磁感应定理 4 1.1.3 全安培环路定理 5 1.1.4 麦克斯韦方程组的一般形式 6 1.1.5 媒质本构关系 8 1.1.6 麦克斯韦方程组的复数形式 8 1.2 边界条件 9 1.2.1 场矢量D和B的法向分量的边界条件 9 1.2.2 场矢量E和H的切向分量的边界条件 9 1.3 电磁能量——坡印廷定理 12 1.3.1 坡印廷定理的一般形式 12 1.3.2 坡印廷定理的复数形式 13 1.4 波动方程 14 1.4.1 电磁场的波动性 14 1.4.2 电磁场的位 15 1.4.3 达朗贝尔方程 15 1.4.4 亥姆霍兹方程 16 1.5 理想介质中的均匀平面电磁波 17 1.5.1 电磁波的基本类型 17 1.5.2 波动方程的均匀平面波解 17 1.5.3 均匀平面波在理想介质中的传播特性 18 1.6 导电媒质中的均匀平面电磁波 20 1.6.1 导电媒质中的平面波解 20 1.6.2 均匀平面波在导电媒质中的传播特性 21 1.7 均匀平面波的极化特性 23 1.7.1 电场矢量端点描绘的轨迹 24 1.7.2 电磁波极化的分类 24 1.8 均匀平面波在介质分界面上的反射和折射 26 1.8.1 均匀平面波对介质的垂直入射 26 1.8.2 均匀平面波对介质的斜入射 29 1.8.3 全反射与表面波 32 1.9 均匀平面波在导电媒质分界面上的反射和折射 33 1.9.1 均匀平面波在导电媒质上的反射和折射 33 1.9.2 合成场和透射场 34 本章小结 35 习题 35 第2章 传输线理论 39 2.1 引言 39 2.1.1 传输线的概念 39 2.1.2 传输线的种类 40 2.2 长线的概念 41 2.2.1 长线的定义 41 2.2.2 分布参数的概念 41 2.3 传输线方程及其解 42 2.3.1 传输线等效电路 42 2.3.2 传输线方程 43 2.3.3 均匀无耗传输线方程的解 43 2.4 传输线的特性参量 45 2.4.1 相波长和相移常数 45 2.4.2 特性阻抗 45 2.4.3 相速度 46 2.4.4 输入阻抗 46 2.4.5 反射系数Γ 47 2.4.6 驻波比和行波系数 48 2.5 均匀无耗传输线的工作状态 50 2.5.1 行波状态(无反射情况) 50 2.5.2 驻波状态(全反射情况) 50 2.5.3 行驻波状态 54 2.6 传输线的阻抗匹配 57 2.6.1 阻抗匹配的概念 57 2.6.2 阻抗匹配的方法 58 本章小结 59 习题 60 第3章 微波传输线 63 3.1 引言 63 3.2 矩形波导 63 3.2.1 矩形波导中的导模及其场分量 64 3.2.2 矩形波导中模的场结构 67 3.2.3 矩形波导的管壁电流 71 3.2.4 矩形波导的传输特性 72 3.3 圆波导 78 3.3.1 圆波导中的模 78 3.3.2 圆波导中模的传输特性 80 3.3.3 圆波导中三个主要模及其应用 80 3.4 同轴线 84 3.4.1 同轴线的主模——TEM模 84 3.4.2 主模TEM模的传输特性 85 3.5 微带线 86 3.5.1 带状线 86 3.5.2 微带 88 本章小结 91 习题 91 第4章 天线理论基础 93 4.1 概述 93 4.1.1 天线的主要功能 93 4.1.2 天线的辐射机理 94 4.1.3 天线的分类 97 4.2 天线的基本辐射单元 99 4.2.1 电基本振子 99 4.2.2 磁基本振子 103 4.2.3 缝隙基本振子 107 4.3 天线的基本电参数 109 4.3.1 方向图函数及方向图 109 4.3.2 主瓣宽度、副瓣电平与前后比 112 4.3.3 方向性系数、效率和增益 113 4.3.4 天线的输入阻抗 117 4.3.5 天线的极化 117 4.3.6 天线的带宽 119 4.3.7 天线的有效长度 120 4.4 互易定理与接收天线的电参数 121 4.4.1 互易定理 121 4.4.2 接收天线的等效电路和*大接收功率 122 4.4.3 有效面积Ae(θ, φ) 123 4.4.4 等效噪声温度 124 本章小结 125 习题 126 第5章 对称振子与阵列天线 129 5.1 对称振子天线 129 5.1.1 对称振子上的电流分布 130 5.1.2 对称振子的远区辐射场和方向图 130 5.1.3 对称振子的主要特性参量及辐射场的统一表达式 133 5.2 天线阵 137 5.2.1 二元天线阵 137 5.2.2 N元均匀直线式天线阵 141 5.2.3 方向图的乘积定理及其应用 151 5.3 地面对天线方向图的影响 160 5.3.1 镜像法 161 5.3.2 理想导电地面上的垂直对称振子 162 5.3.3 理想导电地面上的水平对称振子 163 本章小结 164 习题 165 第6章 常用线天线 167 6.1 水平对称天线(短波通信天线) 167 6.1.1 双极天线 167 6.1.2 笼形天线 172 6.1.3 折合振子天线 174 6.2 直立天线 176 6.2.1 直立架设天线 176 6.2.2 直立天线性能的改善 177 6.2.3 常见的几种垂直天线 178 6.3 环天线 181 6.4 行波天线 183 6.4.1 菱形天线 183 6.4.2 八木天线(YAGIUDA Antenna) 189 6.4.3 对数周期天线 195 6.4.4 螺旋天线(Helical Antenna or Helix Antenna) 202 本章小结 207 习题 207 第7章 面天线理论和常用面天线 210 7.1 面天线理论 210 7.2 惠更斯-菲涅尔原理 211 7.3 等效原理和面元的辐射场 212 7.3.1 等效原理 212 7.3.2 惠更斯源的场 212 7.4 平面口径辐射场的特性 214 7.4.1 矩形同相口径的辐射场 214 7.4.2 圆形同相口径的辐射场 219 7.4.3 口径场相位分布对方向图的影响 221 7.5 喇叭天线 224 7.5.1 喇叭天线的结构及分类 224 7.5.2 喇叭天线的口面场分布 225 7.5.3 喇叭天线的方向性 228 7.5.4 喇叭天线的设计 230 7.6 反射面天线 233 7.6.1 旋转抛物面天线 234 7.6.2 卡赛格伦天线 239 7.6.3 赋形抛物面天线 241 本章小结 243 习题 243 第8章 新型天线 245 8.1 超材料天线 245 8.1.1 超材料的概念 245 8.1.2 超材料天线的类型 246 8.2 智能天线 252 8.2.1 智能天线的基本概念 253 8.2.2 智能天线的工作原理 253 8.2.3 智能天线的分类 254 8.2.4 智能天线的基本用途 255 8.3 等离子天线 256 8.3.1 等离子天线简介 256 8.3.2 等离子天线的基本理论 257 本章小结 258 习题 258 第9章 电波传播 259 9.1 引言 259 9.2 几种主要的电波传播方式 260 9.2.1 地面波传播 260 9.2.2 天波传播 260 9.2.3 视距波传播 260 9.2.4 散射波传播 261 9.2.5 波导电波传播 261 9.3 无线电波在自由空间内的传播 262 9.3.1 自由空间传播的场强及接收功率 262 9.3.2 自由空间的基本传播损耗L0 263 9.3.3 实际电道的传播损耗L和基本传播损耗LW 263 本章小结 264 习题 265 第10章 地面波传播 266 10.1 地球表面的电特性 266 10.2 地面波的传播特性 268 10.2.1 波前倾斜现象 268 10.2.2 地面波传播的场分量 268 10.2.3 地面波的传播特性 269 10.3 地面波场强的计算 270 10.4 不均匀性对地面波传播的影响 274 10.5 地下和水下传播 276 本章小结 279 习题 280 第11章 天波传播 281 11.1 电离层概况 281 11.1.1 电离层的形成、结构与变化 281 11.1.2 电离层的变化规律 283 11.1.3 电离层的等效电参数 285 11.2 电波在电离层中的传播 286 11.2.1 电波在电离层中的折射 与反射 287 11.2.2 电波在电离层中的吸收 289 11.3 短波的天波传播 290 11.3.1 传输模式 290 11.3.2 衰落现象 291 11.3.3 短波传播中的静区 292 11.3.4 短波天波通信工作频率的选择与确定 293 11.4 中波的天波传播 296 11.5 长波的天波传播 297 本章小结 297 习题 298 第12章 视距传播 299 12.1 视线距离与亮区场的计算 299 12.1.1 视线距离 299 12.1.2 地面上亮区场的计算 300 12.2 地形起伏对微波传播的影响 307 12.2.1 雷利准则 307 12.2.2 地面不平的影响和菲涅尔区的概念 308 12.2.3 山脊的影响及传播余隙 309 12.3 低空大气层对微波传播的影响 310 12.3.1 对流层和大气折射 311 12.3.2 大气电波的衰减 314 本章小结 314 习题 315 附录 316 附录A 常用材料的特性 316 附录B 国产矩形波导管参数表 316 附录C 常用同轴射频电缆的特性参数 319 参考文献 320