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天線與電波傳播 
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本書系統(tǒng)介紹了天線與電波傳播的基礎知識、基本理論、基本分析方法以及實際工程中常用天線的結構和性能、天線新技術和新型天線。全書共13章，內(nèi)容包括緒論、電磁場理論基礎、傳輸線理論、微波傳輸線、天線理論基礎、對稱振子與陣列天線、常用線天線、面天線理論和常用面天線、新型天線、電波傳播、地面波傳播、天波傳播、視距傳播等。
本書結合了作者多年來的教學和科研經(jīng)驗，編排力求自成體系，將原電磁場與電磁波、微波技術與天線課程內(nèi)容進行精選、整合，新增了智能天線、超材料天線、等離子天線等內(nèi)容，拓展了天線與電波傳播在實際工程中的應用以及近年來的天線新技術，具有一定的深度和廣度，各部分之間具有相對的獨立性。為了切實幫助讀者掌握和理解所學內(nèi)容，提高分析問題和解決問題的能力，書中每章章末均附有習題。
本書可作為電子與通信類專業(yè)本科高年級學生的教學用書，也可作為研究生的學習參考書以及從事天線開發(fā)和研究工作的工程技術人員的自學參考書。
天線與電波傳播同雷達、通信、導航等密切相關，實際應用相當廣泛，在軍事和國民經(jīng)濟建設中的重要性與日俱增，不可或缺。
“天線與電波傳播”是電子與通信類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)基礎課，課程涵蓋的內(nèi)容是電子與通信類專業(yè)本科學生所應具備知識結構的重要組成部分。根據(jù)高等院校課程體系改革的需要，有些院校將原來電子信息類本科生專業(yè)基礎課“電磁場與電磁波”（50學時）、“微波技術與天線”（60學時）整合為一門課程“天線與電波傳播”（50學時）。為適應這一變化，本書在編寫時本著“厚基礎、重應用”的指導思想，力求系統(tǒng)完整，自成體系。全書以介紹基礎知識、基本理論、基本分析方法和工程設計為主，以理論推導為輔，將原電磁場與電磁波、微波技術與天線課程內(nèi)容進行精選、整合，新增了智能天線、超材料天線、等離子天線等內(nèi)容，拓展了天線與電波傳播在實際工程中的應用，增加了近年來新的天線技術介紹，具有一定的深度和廣度，力求使學生在較短時間內(nèi)掌握電磁場與電磁波、微波技術、天線與電波傳播的基礎理論、基本知識以及分析和求解問題的基本方法，培養(yǎng)學生用“場”和“路”的理論分析問題和解決問題的能力，為今后學習其他后續(xù)課程或從事天線與電波傳播方面的研究和工程設計工作打下良好的基礎。
本書由空軍工程大學信息與導航學院曹祥玉、高軍教授擔任主編，劉濤副教授、李思佳副教授、楊歡歡講師、李桐講師參與編寫，且劉濤參與完成了本書的編寫計劃制定、審定和統(tǒng)稿。全書共13章。第0章為緒論；第1章為電磁場理論基礎，從麥克斯韋方程出發(fā)，介紹了電磁場與波產(chǎn)生和傳播的基礎理論；第2章、第3章從微波傳輸線方程出發(fā)，介紹了微波傳輸線的基本理論和工程中常用的矩形波導、圓波導、同軸線、帶狀線和微帶；第4章至第7章為天線基本理論以及常用天線介紹，包括天線理論基礎、對稱振子與陣列天線、常用線天線、面天線理論和常用面天線等內(nèi)容，闡述了天線的基礎知識，介紹了各種常用天線的結構、工作原理、性能參數(shù)及工程應用；第8章重點介紹與工程應用密切相關的天線新技術、新方法以及各種實用新型天線，如超材料天線、智能天線及等離子天線；第9章至第12章為電波傳播理論，概述了電波傳播的基本理論，包括地面波、天波、視距傳播的過程、規(guī)律和場強的計算方法。此外，為了指出學習要點，總結精華，啟發(fā)深入思考，培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)新能力，本書自第1章起，每章前后均附有提要和總結，且
每章中均有典型例題講解及大量習題，希望通過剖析例題來幫助學生加深理解，經(jīng)過習題練習自測來幫助學生鞏固所學知識，提高其分析問題和解決問題的能力。本書是為信息工程類專業(yè)本科生編寫的教學用書，教學參考學時為50學時。
本書在編寫過程中，得到了空軍工程大學信息與導航學院各級領導和同志的支持與幫助，在此表示衷心的感謝。
同時，本書在編寫過程中還參閱和引用了相關優(yōu)秀教材，在此對這些教材的作者致以誠摯的謝意。
感謝西安電子科技大學出版社為本書的出版提供的幫助。
由于編寫時間較倉促，加上編者水平有限，書中難免有疏漏和不當之處，殷切希望讀者批評指正。
第0章 緒論 1
第1章 電磁場理論基礎 3
1.1 麥克斯韋方程組 3
1.1.1 高斯定理 3
1.1.2 法拉第電磁感應定理 4
1.1.3 全安培環(huán)路定理 5
1.1.4 麥克斯韋方程組的一般形式 6
1.1.5 媒質本構關系 8
1.1.6 麥克斯韋方程組的復數(shù)形式 8
1.2 邊界條件 9
1.2.1 場矢量D和B的法向分量的邊界條件 9
1.2.2 場矢量E和H的切向分量的邊界條件 9
1.3 電磁能量——坡印廷定理 12
1.3.1 坡印廷定理的一般形式 12
1.3.2 坡印廷定理的復數(shù)形式 13
1.4 波動方程 14
1.4.1 電磁場的波動性 14
1.4.2 電磁場的位 15
1.4.3 達朗貝爾方程 15
1.4.4 亥姆霍茲方程 16
1.5 理想介質中的均勻平面電磁波 17
1.5.1 電磁波的基本類型 17
1.5.2 波動方程的均勻平面波解 17
1.5.3 均勻平面波在理想介質中的傳播特性 18
1.6 導電媒質中的均勻平面電磁波 20
1.6.1 導電媒質中的平面波解 20
1.6.2 均勻平面波在導電媒質中的傳播特性 21
1.7 均勻平面波的極化特性 23
1.7.1 電場矢量端點描繪的軌跡 24
1.7.2 電磁波極化的分類 24
1.8 均勻平面波在介質分界面上的反射和折射 26
1.8.1 均勻平面波對介質的垂直入射 26
1.8.2 均勻平面波對介質的斜入射 29
1.8.3 全反射與表面波 32
1.9 均勻平面波在導電媒質分界面上的反射和折射 33
1.9.1 均勻平面波在導電媒質上的反射和折射 33
1.9.2 合成場和透射場 34
本章小結 35
習題 35
第2章 傳輸線理論 39
2.1 引言 39
2.1.1 傳輸線的概念 39
2.1.2 傳輸線的種類 40
2.2 長線的概念 41
2.2.1 長線的定義 41
2.2.2 分布參數(shù)的概念 41
2.3 傳輸線方程及其解 42
2.3.1 傳輸線等效電路 42
2.3.2 傳輸線方程 43
2.3.3 均勻無耗傳輸線方程的解 43
2.4 傳輸線的特性參量 45
2.4.1 相波長和相移常數(shù) 45
2.4.2 特性阻抗 45
2.4.3 相速度 46
2.4.4 輸入阻抗 46
2.4.5 反射系數(shù)Γ 47
2.4.6 駐波比和行波系數(shù) 48
2.5 均勻無耗傳輸線的工作狀態(tài) 50
2.5.1 行波狀態(tài)(無反射情況) 50
2.5.2 駐波狀態(tài)(全反射情況) 50
2.5.3 行駐波狀態(tài) 54
2.6 傳輸線的阻抗匹配 57
2.6.1 阻抗匹配的概念 57
2.6.2 阻抗匹配的方法 58
本章小結 59
習題 60
第3章 微波傳輸線 63
3.1 引言 63
3.2 矩形波導 63
3.2.1 矩形波導中的導模及其場分量 64
3.2.2 矩形波導中模的場結構 67
3.2.3 矩形波導的管壁電流 71
3.2.4 矩形波導的傳輸特性 72
3.3 圓波導 78
3.3.1 圓波導中的模 78
3.3.2 圓波導中模的傳輸特性 80
3.3.3 圓波導中三個主要模及其應用 80
3.4 同軸線 84
3.4.1 同軸線的主�！猅EM模 84
3.4.2 主模TEM模的傳輸特性 85
3.5 微帶線 86
3.5.1 帶狀線 86
3.5.2 微帶 88
本章小結 91
習題 91
第4章 天線理論基礎 93
4.1 概述 93
4.1.1 天線的主要功能 93
4.1.2 天線的輻射機理 94
4.1.3 天線的分類 97
4.2 天線的基本輻射單元 99
4.2.1 電基本振子 99
4.2.2 磁基本振子 103
4.2.3 縫隙基本振子 107
4.3 天線的基本電參數(shù) 109
4.3.1 方向圖函數(shù)及方向圖 109
4.3.2 主瓣寬度、副瓣電平與前后比 112
4.3.3 方向性系數(shù)、效率和增益 113
4.3.4 天線的輸入阻抗 117
4.3.5 天線的極化 117
4.3.6 天線的帶寬 119
4.3.7 天線的有效長度 120
4.4 互易定理與接收天線的電參數(shù) 121
4.4.1 互易定理 121
4.4.2 接收天線的等效電路和最大接收功率 122
4.4.3 有效面積Ae（θ, φ） 123
4.4.4 等效噪聲溫度 124
本章小結 125
習題 126
第5章 對稱振子與陣列天線 129
5.1 對稱振子天線 129
5.1.1 對稱振子上的電流分布 130
5.1.2 對稱振子的遠區(qū)輻射場和方向圖 130
5.1.3 對稱振子的主要特性參量及輻射場的統(tǒng)一表達式 133
5.2 天線陣 137
5.2.1 二元天線陣 137
5.2.2 N元均勻直線式天線陣 141
5.2.3 方向圖的乘積定理及其應用 151
5.3 地面對天線方向圖的影響 160
5.3.1 鏡像法 161
5.3.2 理想導電地面上的垂直對稱振子 162
5.3.3 理想導電地面上的水平對稱振子 163
本章小結 164
習題 165
第6章 常用線天線 167
6.1 水平對稱天線(短波通信天線) 167
6.1.1 雙極天線 167
6.1.2 籠形天線 172
6.1.3 折合振子天線 174
6.2 直立天線 176
6.2.1 直立架設天線 176
6.2.2 直立天線性能的改善 177
6.2.3 常見的幾種垂直天線 178
6.3 環(huán)天線 181
6.4 行波天線 183
6.4.1 菱形天線 183
6.4.2 八木天線（YAGIUDA Antenna） 189
6.4.3 對數(shù)周期天線 195
6.4.4 螺旋天線（Helical Antenna or Helix Antenna） 202
本章小結 207
習題 207
第7章 面天線理論和常用面天線 210
7.1 面天線理論 210
7.2 惠更斯-菲涅爾原理 211
7.3 等效原理和面元的輻射場 212
7.3.1 等效原理 212
7.3.2 惠更斯源的場 212
7.4 平面口徑輻射場的特性 214
7.4.1 矩形同相口徑的輻射場 214
7.4.2 圓形同相口徑的輻射場 219
7.4.3 口徑場相位分布對方向圖的影響 221
7.5 喇叭天線 224
7.5.1 喇叭天線的結構及分類 224
7.5.2 喇叭天線的口面場分布 225
7.5.3 喇叭天線的方向性 228
7.5.4 喇叭天線的設計 230
7.6 反射面天線 233
7.6.1 旋轉拋物面天線 234
7.6.2 卡賽格倫天線 239
7.6.3 賦形拋物面天線 241
本章小結 243
習題 243
第8章 新型天線 245
8.1 超材料天線 245
8.1.1 超材料的概念 245
8.1.2 超材料天線的類型 246
8.2 智能天線 252
8.2.1 智能天線的基本概念 253
8.2.2 智能天線的工作原理 253
8.2.3 智能天線的分類 254
8.2.4 智能天線的基本用途 255
8.3 等離子天線 256
8.3.1 等離子天線簡介 256
8.3.2 等離子天線的基本理論 257
本章小結 258
習題 258
第9章 電波傳播 259
9.1 引言 259
9.2 幾種主要的電波傳播方式 260
9.2.1 地面波傳播 260
9.2.2 天波傳播 260
9.2.3 視距波傳播 260
9.2.4 散射波傳播 261
9.2.5 波導電波傳播 261
9.3 無線電波在自由空間內(nèi)的傳播 262
9.3.1 自由空間傳播的場強及接收功率 262
9.3.2 自由空間的基本傳播損耗L0 263
9.3.3 實際電道的傳播損耗L和基本傳播損耗LW 263
本章小結 264
習題 265
第10章 地面波傳播 266
10.1 地球表面的電特性 266
10.2 地面波的傳播特性 268
10.2.1 波前傾斜現(xiàn)象 268
10.2.2 地面波傳播的場分量 268
10.2.3 地面波的傳播特性 269
10.3 地面波場強的計算 270
10.4 不均勻性對地面波傳播的影響 274
10.5 地下和水下傳播 276
本章小結 279
習題 280
第11章 天波傳播 281
11.1 電離層概況 281
11.1.1 電離層的形成、結構與變化 281
11.1.2 電離層的變化規(guī)律 283
11.1.3 電離層的等效電參數(shù) 285
11.2 電波在電離層中的傳播 286
11.2.1 電波在電離層中的折射 與反射 287
11.2.2 電波在電離層中的吸收 289
11.3 短波的天波傳播 290
11.3.1 傳輸模式 290
11.3.2 衰落現(xiàn)象 291
11.3.3 短波傳播中的靜區(qū) 292
11.3.4 短波天波通信工作頻率的選擇與確定 293
11.4 中波的天波傳播 296
11.5 長波的天波傳播 297
本章小結 297
習題 298
第12章 視距傳播 299
12.1 視線距離與亮區(qū)場的計算 299
12.1.1 視線距離 299
12.1.2 地面上亮區(qū)場的計算 300
12.2 地形起伏對微波傳播的影響 307
12.2.1 雷利準則 307
12.2.2 地面不平的影響和菲涅爾區(qū)的概念 308
12.2.3 山脊的影響及傳播余隙 309
12.3 低空大氣層對微波傳播的影響 310
12.3.1 對流層和大氣折射 311
12.3.2 大氣電波的衰減 314
本章小結 314
習題 315
附錄 316
附錄A 常用材料的特性 316
附錄B 國產(chǎn)矩形波導管參數(shù)表 316
附錄C 常用同軸射頻電纜的特性參數(shù) 319
參考文獻 320
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