电信工程设计手册 天线和馈电线PDF电子书下载

第一章 天线基本原理及电参数 1

1.1 概述 1

1.2 电磁理论基础 2

1.2.1 麦克斯韦方程 2

1.2.2 边界条件、里昂托维奇边界条件 3

1.2.3 乌莫夫—坡印亭定理 4

1.2.4 麦克斯韦方程的解 5

1.3 基本振子的辐射 7

1.3.1 电基本振子的辐射 7

1.3.2 磁基本振子的辐射 8

1.4 自由空间中单导线的辐射 9

1.4.1 单导线上的电流分布 9

1.4.2 单导线的辐射场 9

1.4.3 单导线的辐射电阻 12

1.5 自由空间中对称振子的辐射 13

1.5.1 对称振子上的电流分布 13

1.5.2 对称振子的辐射场 14

1.5.3 对称振子的辐射阻抗 14

1.6 天线阵的方向性 16

1.6.1 二元天线阵 16

1.6.2 n元等幅等间距直线阵 18

1.6.3 方向图乘积定理的推广 23

1.6.4 连续源直线阵 24

1.6.5 产生最佳方向图的直线阵的电流分布 25

1.7 面天线的辐射 26

1.7.1 同相激励矩形平面的辐射特性 26

1.7.2 激励振幅沿x轴按E=E0cos（πx/a）的规律变化时，同相激励矩形平面的辐射特性 27

1.7.3 同相均匀激励的圆形平面的辐射特性 28

1.7.4 非均匀激励的圆形平面的辐射特性 28

1.7.5 相位畸变对辐射面参数的影响 29

1.8 地面对天线电性能的影响 29

1.8.1 天线与镜象电流的关系 29

1.8.2 地面对天线辐射图的影响 30

1.9 感应电动势法 32

1.9.1 二平行等长振子的互阻抗 32

1.9.2 二平行半波对称振子的互阻抗 33

1.9.3 二齐平（H1=0）平行等长对称振子的互阻抗 33

1.9.4 两共线（d=0）半波对称振子的互阻抗 34

1.9.5 二耦合振子的辐射阻抗和电流的计算 34

1.9.6 地面对于振子辐射阻抗的影响 35

1.10 互易原理 用互易原理分析接收天线 36

1.10.1 线性无源四端网络中的互易原理 36

1.10.2 用互易原理分析接收天线 37

1.11 天线的电参数 38

1.11.1 辐射方向图 38

1.11.2 方向系数、增益系数和效率 38

1.11.3 有效高度、有效面积和口径效率 41

1.11.4 极化、极化损失、极化去耦和轴比 42

1.11.5 辐射阻抗和输入阻抗 45

1.11.6 驻波比和行波系数 46

1.11.7 工作频带宽度 46

1.11.8 G/T值 46

参考文献 46

附录 47

第二章 线形天线 75

2.1 概述 75

2.2 长波及中波天线 75

2.2.1 长波及中波天线的基本型式 75

2.2.2 垂直天线的垂直面方向图和辐射场强 77

2.2.3 辐射电阻和输入阻抗 78

2.2.4 天线电容、特性阻抗、电抗和等效高度的计算 81

2.2.5 天线的损耗和辐射效率 85

2.2.6 长、中波天线的匹配 89

2.2.7 伞形折合通地式中波天线 93

2.2.8 中波T型天线结构图 97

2.3 近距离短波通信天线 98

2.3.1 水平对称振子 98

2.3.2 水平对称振子的设计 109

2.3.3 垂直对称振子 118

2.3.4 几种常用的简式天线 120

2.4 同相水平天线 129

2.4.1 窄带同相水平天线电参数的计算 130

2.4.2 窄带同相水平天线的设计 135

2.4.3 宽波段同相水平天线电参数的计算 136

2.4.4 宽波段同相水平天线的设计 148

2.4.5 平面形振子宽波段同相水平天线 157

2.5 菱形天线 162

2.5.1 菱形天线电参数的计算 162

2.5.2 菱形天线的设计 185

2.5.3 重菱形天线和交错叠菱形天线阵 196

2.5.4 双偏菱形天线 213

2.6 鱼骨形天线 215

2.6.1 沿集合线上的传播相速对天线电参数的影响 215

2.6.2 电阻耦合鱼骨形天线电参数的计算 217

2.6.3 电阻耦合鱼骨形天线的设计 225

2.7 对数周期天线 230

2.7.1 LPD天线的结构参数 230

2.7.2 LPD天线的方向图函数 231

2.7.3 LPD天线的设计 239

2.7.4 轻便型对数周期偶极子天线 253

2.7.5 固定电台用对数周期偶极子天线的设计图 261

2.7.6 其它型式的对数周期天线 265

2.8 单导线行波天线和V形天线 271

2.8.1 单导线行波天线 271

2.8.2 V形天线 277

2.9 假天线和发射菱形天线的衰耗线设计 280

2.9.1 设计指标要求 280

2.9.2 输入端最大工作电流IA的计算 280

2.9.3 导线安全工作电流IS的计算 281

2.9.4 导线最高工作温度 282

2.9.5 导线线径的选择 283

2.9.6 衰减常数β的计算 283

2.9.7 假天线和衰耗线的最小长度 284

2.10 有源环形天线 285

2.10.1 有源环单元 285

2.10.2 有源环直线阵 286

2.10.3 有源环形天线的应用 293

2.11 引向天线 295

2.11.1 引向天线的方向图和增益 295

2.11.2 引向天线的设计 297

2.12 移动通信用天线 304

2.12.1 常用的基地局天线 304

2.12.2 移动站天线 314

2.13 线形天线电参数的测量 315

2.13.1 天馈线系统参数的测量 315

2.13.2 天线的水平面方向图和前后比的测量 319

2.13.3 天线的垂直面方向图的测量 320

2.13.4 天线增益系数的测量 320

2.13.5 测量天线参数用的仪器 321

2.14 短波无线电通信电台天线单项工程设计 323

2.14.1 设计依据和设计任务 323

2.14.2 天线场地要求 323

2.14.3 天线选型 328

2.14.4 天线场地布置 336

2.14.5 天线的结构设计 339

参考文献 351

附录Ⅰ 世界各大城市经纬度表（附北京、上海、乌鲁木齐为中心的方位角及大圆距离数据） 352

附录Ⅱ 国内主要城市经纬度表（附北京、上海为中心的方位角及大圆距离数据） 356

第三章 面形天线 360

3.1 面形天线的一般要求 360

3.1.1 微波接力通信用的天线的特性 360

3.1.2 卫星通信地球站用的天线的特性 363

3.1.3 国际通信卫星组织对标准地球站天线系统的要求 365

3.1.4 国际海事卫星（INMARSAT）对标准船舶地球站的要求 368

3.2 喇叭天线和反射镜天线的高效率馈源 368

3.2.1 喇叭天线 368

3.2.2 反射镜天线的高效率馈源 374

3.3 抛物面天线 394

3.3.1 旋转抛物面的主要几何特性 394

3.3.2 旋转抛物面表面上的电流 395

3.3.3 旋转抛物面天线的方向性 397

3.3.4 旋转抛物面天线的增益 398

3.3.5 旋转抛物面天线的设计 400

3.3.6 喇叭—抛物面天线 402

3.4 双反射面天线 407

3.4.1 双反射面天线的增益系数 407

3.4.2 天线的噪声温度 408

3.4.3 卡塞格伦天线几何参数的选择 409

3.4.4 接收系统等效噪声温度TE和G/T值 414

3.4.5 改进型双反射面天线 414

3.5 抛物面天线和双反射面天线的应用 433

3.5.1 微波抛物面天线型谱系列 433

3.5.2 微波抛物面天线方向图 436

3.5.3 国产微波接力通信系统用的天线 445

3.5.4 国内地球站用的卡塞格伦天线 449

3.6 潜望镜天线系统 458

3.6.1 潜望镜天线系统的增益 458

3.6.2 潜望镜天线系统的方向性 462

3.6.3 潜望镜天线系统的应用 462

3.7 无源中继器和环形引向器 462

3.7.1 无源中继器 462

3.7.2 环形引向器 469

3.8 螺旋天线 473

3.8.1 轴向辐射型螺旋天线的方向图 474

3.8.2 轴向辐射型螺旋天线的增益和输入阻抗 475

3.8.3 轴向辐射型螺旋天线几何参数的选择 475

3.8.4 螺旋天线的相位中心 477

3.9 背射天线 477

3.9.1 背射天线的设计 478

3.9.2 几种长背射天线的结构尺寸及其电特性 481

3.9.3 短背射天线 483

3.10 国际通信卫星（IS）天线 485

3.10.1 一般特性要求 485

3.10.2 IS-I～V卫星天线特性表 486

3.11 微波天线参数测量 488

3.11.1 天线增益和方向图的测量 488

3.11.2 天馈线驻波比测量 490

3.11.3 极化去耦测量 491

3.12 地球站天线的测量 492

3.12.1 天线接收增益GR的测量 492

3.12.2 G/T值的测量 493

3.12.3 天线接收方向图的测量 496

3.12.4 天线发射增益GT的测量 496

3.12.5 天线发射方向图的测量 497

参考文献 497

第四章 架空明线馈电线路 498

4.1 馈电线的基本特性公式 498

4.1.1 一次参数R、L、C、G的计算 498

4.1.2 由一次参数计算二次参数β、α、W 500

4.1.3 从二次参数计算一次参数 500

4.1.4 理想馈电线上电压电流的公式 500

4.1.5 馈电线基本公式一览表 501

4.2 输入阻抗及特性阻抗 502

4.3 反射系数、行波系数、驻波比及反射衰耗 502

4.4 衰耗、效率 508

4.5 最大电压、电位、电流、电场强度 512

4.6 最大传输功率 513

4.7 不平衡系数及波斜角 513

4.8 利用已知馈电线的参数计算天线的输入阻抗 513

4.9 馈电线的天线效应 514

4.10 常用馈电线的特性 514

4.10.1 最大允许功率 514

4.10.2 衰耗 515

4.10.3 特性阻抗 517

4.11 常用短波发信馈电线的结构及工艺要求 519

4.11.1 工艺要求 519

4.11.2 垂度 521

4.11.3 结构尺寸 521

4.11.4 起始、终端及配线区 524

4.12 常用短波收信馈电线的结构及工艺要求 526

4.12.1 工艺要求 526

4.12.2 结构尺寸 529

4.12.3 起始及终端 529

4.13 常用中波馈电线的结构及工艺要求 533

4.13.1 工艺要求 533

4.13.2 结构尺寸 534

4.14 阻抗匹配线段的计算 537

4.14.1 指数馈线变阻线的计算 537

4.14.2 多节阶梯变阻线的计算 538

4.14.3 插入线匹配法 544

4.14.4 短截线匹配法 550

4.15 几种常用的变阻线 554

4.15.1 指数馈线变阻线 554

4.15.2 多节阶梯馈线变阻线 557

4.16 阻抗圆图及使用举例 560

4.17 馈电线的多工制使用 562

4.17.1 电路图 562

4.17.2 多工制滤波器的计算 562

4.18 馈电线的测试及施工要求 566

4.18.1 馈电线的技术要求 566

4.18.2 馈电线的测试 566

4.18.3 馈电线的施工要求 567

4.19 馈电线的常用材料及元器件 568

4.19.1 馈线杆 568

4.19.2 混凝土电杆配件及馈线构件图 569

4.19.3 绝缘子及瓷件图 579

第五章 同轴线及波导 587

5.1 微波传输线的一般概念 587

5.1.1 波型 589

5.1.2 临界波长、相速及群速 589

5.1.3 波的衰减 590

5.1.4 波导的选择及要求 591

5.1.5 电长度 591

5.1.6 波导中的波长λg 592

5.1.7 相位特性 593

5.2 同轴线 593

5.2.1 同轴线在工作频率增高对的缺点 593

5.2.2 同轴线中的场及临界波长 593

5.2.3 同轴线的主要计算公式 594

5.2.4 同轴线的效率及最大传输功率 597

5.2.5 常用国产射频电缆型号及性能 597

5.2.6 常用国产射频电缆新旧型号对照 629

5.2.7 高频插头座 629

5.2.8 国外同轴电缆典型产品 639

5.3 矩形波导及波导元件型号命名方法 641

5.3.1 矩形波导中的场 641

5.3.2 矩形波导中的临界波长及波导尺寸的选取 642

5.3.3 矩形波导中的衰减系数 646

5.3.4 矩形波导中的功率通量 648

5.3.5 波导元件型号命名方法及常用国内外矩形波导规格 649

5.3.6 国产矩形与扁矩形波导法兰盘规格 658

5.4 圆形波导 662

5.4.1 圆形波导中的场 662

5.4.2 圆形波导中的临界波长 662

5.4.3 圆形波导中的衰减 665

5.4.4 圆形波导中的功率通量 667

5.4.5 矩形及圆形开口波导的应用 668

5.4.6 常用圆形波导的规格 668

5.5 椭圆软波导 669

5.5.1 椭圆软波导的优点 669

5.5.2 椭圆波导中的场和波型 669

5.5.3 椭圆波导中的临界波长和带宽 670

5.5.4 椭圆波导中的衰减 670

5.5.5 椭圆波导中的功率通量 671

5.5.6 椭圆软波导在实际应用中的考虑 671

5.5.7 三种波导的比较 672

5.5.8 常用椭圆软波导的规格 672

5.6 π形和H形波导 673

5.7 茧形软波导 676

5.8 开波导 676

5.9 波导器件 677

5.9.1 转接元件 677

5.9.2 匹配元件 678

5.9.3 极化旋转器 683

5.9.4 极化分离器 684

5.9.5 杂模滤除器 684

5.9.6 椭圆度补偿器（极化补偿器） 686

5.9.7 密封节 686

5.9.8 弯波导 686

5.9.9 波导分支接头 687

5.9.10 常用波导器件的尺寸 688

5.10 常用微波馈线系统 703

5.10.1 2吉赫馈线系统 703

5.10.2 4吉赫馈线系统 703

5.10.3 6吉赫馈线系统 705

5.10.4 8吉赫馈线系统 708

5.10.5 用于4、6、7吉赫的天馈线系统 710

5.11 微波馈线的设计安装要点 711

5.11.1 同轴电缆的安装 711

5.11.2 波导器件的设计安装原则 711

5.11.3 软波导的使用原则 713

5.11.4 波导的加固原则及方法 713

5.11.5 矩形密封节的安装原则 714

5.11.6 E01模滤除器的安装原则 716

5.11.7 分路系统的安装要点 716

5.11.8 分路系统在机架上的安装步骤 717

5.11.9 极化分离器的安装要点 717

5.12 微波馈线系统的测试 719

5.12.1 整条馈线的极化去耦测试 719

5.12.2 整条馈线的驻波比测试 719

5.12.3 整条馈线的衰耗测试 721

5.12.4 整条馈线的密封程度测试 722

参考文献 723

第六章 天线杆塔 724

6.1 概说 724

6.1.1 概述 724

6.1.2 设计天线杆塔的一般原则 726

6.2 设计天线杆塔的基础资料 727

6.2.1 自然条件资料 727

6.2.2 工艺设计应提供的资料 728

6.3 荷载 728

6.3.1 荷载分类 728

6.3.2 结构自重和设备重量 729

6.3.3 风荷载 730

6.3.4 裹冰荷载与积雪荷载 736

6.3.5 温度荷载 737

6.3.6 地震荷载 738

6.3.7 活荷载 739

6.3.8 天线网荷载 739

6.3.9 作用于抛物面天线上的风荷载 742

6.4 桅杆 744

6.4.1 桅杆的选型和选材 744

6.4.2 拉线布置 760

6.4.3 天线桅杆计算原理 760

6.4.4 拉线计算 762

6.4.5 杆身计算 764

6.4.6 杆身内力及杆件计算 771

6.4.7 用计算机进行桅杆受力分析简介 772

6.4.8 计算例题 780

6.4.9 桅杆的抗扭计算 792

6.4.10 桅杆整体稳定性计算 793

6.4.11 常用桅杆参考图 796

6.5 自立塔 803

6.5.1 自立塔的选型和材料 803

6.5.2 自立塔的计算方法 807

6.5.3 平面桁架法 807

6.5.4 分层空间桁架法 810

6.5.5 简化空间桁架法 812

6.5.6 K型斜杆塔在侧向力作用下的杆件内力 812

6.5.7 扭力作用下杆件内力 813

6.5.8 塔位移计算 814

6.5.9 横膈的设置和计算 816

6.5.10 结构尺寸和构件的统一问题 817

6.5.11 微波塔通用设计的选用 817

6.6 构件与连接计算 828

6.6.1 构件计算 828

6.6.2 构件连接计算 831

6.7 木杆塔 835

6.7.1 木杆塔的组成与构造 835

6.7.2 木杆的计算 844

6.7.3 木杆构件计算 846

6.8 钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土杆塔 847

6.8.1 概说 847

6.8.2 钢筋混凝土构件计算及构造 849

6.9 基础与地锚 859

6.9.1 基础分类 859

6.9.2 基础构造要求 861

6.9.3 基础计算 863

6.9.4 地锚的种类与计算 866

参考文献 872