相控阵天线理论和技术PDF电子书下载

第1章 天线问题的电磁场理论基础 1

1.1 麦克斯韦方程和边界条件 1

1.2 位函数 2

1.2.1 交变电磁场方程的直接解法 2

1.2.2 交变电磁场中的位函数A、ψ 3

1.2.3 交变电磁场中的位函数A＊、ψ＊ 3

1.2.4 Hertz位∏ 3

1.2.5 ∏＊ 4

1.3 格林公式 5

1.4 非均匀波动方程的解 5

1.5 无限均匀空间内的电磁场 8

1.6 电偶极子的辐射场 9

1.7 线振子的辐射场 10

1.8 边界值问题 12

第2章 天线阵的基本理论 14

2.1 天线辐射的方向特性 14

2.2 直线阵 15

2.2.1 直线阵的方向图 15

2.2.2 直线阵波束的扫描 16

2.2.3 直线阵的波束宽度 17

2.2.4 直线阵的方向性系数 17

2.3 平面阵 17

2.3.1 平面阵的方向图 17

2.3.2 平面阵的波束指向 18

2.3.3 平面阵的波束宽度 19

2.3.4 平面阵的方向性系数 19

2.3.5 平面阵波束宽度面积与方向性系数的乘积 19

第3章 辐射单元对阵列天线性能的影响 20

3.1 理想的辐射单元 20

3.2 辐射单元方向性引起的波束指向误差 20

3.3 辐射单元方向性对差波束斜率的影响 21

第4章 阵列天线的随机误差及其对波束指向的影响 23

4.1 阵列天线随机误差及其对波束指向的影响 23

4.2 线阵随机误差引起的差波束电轴偏移 26

4.2.1 串联馈电 27

4.2.2 并联馈电 28

4.3 平面阵随机误差引起的指向误差 28

第5章 数字式移相器的应用及其带来的问题 29

5.1 应用数字式移相器的基本原理 29

5.1.1 数字式移相器 29

5.1.2 最小相移量与波束扫描步进角的关系 29

5.2 相位量化对天线增益的影响 30

5.2.1 相位量化方式 30

5.2.2 相位量化误差对增益的影响 30

5.3 相位量化引起的波束指向误差 31

5.3.1 相位量化误差 31

5.3.2 相位量化引起的指向误差 32

5.4 相位量化引起的量化副瓣 34

第6章 馈相方法 36

6.1 指向修正馈相法 36

6.2 移位馈相法 37

6.3 随机馈相法 38

6.3.1 波束均值无指向误差随机馈相 38

6.3.2 相位误差均值为零法 39

6.4 移位加权馈相法 40

6.4.1 相位误差与波束指向误差 40

6.4.2 移位加权馈相方程 41

6.4.3 波束控制计算机相位的字长 42

6.4.4 减少移相器位数，降低相阵成本 42

6.4.5 应用 42

6.5 馈相方程的通用形式 43

6.6 馈相效果 44

6.6.1 指向误差 44

6.6.2 量化副瓣电平 45

6.6.3 结论 45

第7章 互耦问题 47

7.1 两个薄片振子之间的互阻抗 47

7.2 偶极子阵的有源阻抗 48

7.2.1 有源阻抗的概念 48

7.2.2 有源阻抗的分析方法 48

7.3 互耦对单元方向图的影响 53

7.3.1 互耦的存在改变理想单元的概念 53

7.3.2 单元阵中的方向图 53

7.4 互耦的积累效应 54

7.5 互耦效应的实验研究方法 56

7.5.1 波导模拟器法 56

7.5.2 小阵法 59

7.5.3 周期性边界法 59

7.6 宽角匹配问题 61

7.6.1 馈线中实现宽角匹配 61

7.6.2 在自由空间区实现宽角匹配 61

7.7 互耦问题的数值分析方法 62

7.7.1 矩量法及线天线互耦问题 62

7.7.2 矩形开口波导阵的互耦问题 66

第8章 加权阵列 74

8.1 密度加权阵列与幅度加权阵的等效 74

8.2 环栅阵 75

8.2.1 环栅阵的几何关系 75

8.2.2 环栅阵的方向图阵因子 76

8.2.3 环栅阵的栅瓣特性 76

8.3 有幅度加权的密度加权阵的统计设计 77

8.4 相位加权阵列天线 80

第9章 相控阵的高频馈电网络 83

9.1 光学馈电系统 83

9.2 网络馈电系统 84

9.2.1 串联馈电系统 84

9.2.2 并联馈电系统 85

9.2.3 子阵馈电 86

第10章 数字式移相器 87

10.1 闭锁式铁氧体数字移相器 87

10.1.1 闭锁式波导铁氧体数字移相器 87

10.1.2 闭锁式微带铁氧体数字移相器 95

10.2 PIN二极管移相器 98

10.2.1 PIN二极管的基本特性及其等效电路 98

10.2.2 PIN二极管的选用 99

10.2.3 PIN二极管移相器 100

10.2.4 高通一低通型移相器 111

10.2.5 螺旋反射型移相器 112

10.2.6 常用PIN二极管移相器的主要性能比较 114

10.3 铁氧体数字移相器和PIN二极管移相器性能比较 115

第11章 相控阵天线的可靠性 117

11.1 故障的统计特性 117

11.1.1 ｛gn｝的概率密度 117

11.1.2 ｛Xn｝的概率密度 117

11.2 辐射场的统计特性 119

11.3 数字移相器故障对阵性能的影响 121

11.4 单元馈电故障对阵性能的影响 122

11.5 相阵天线的平均故障时间 122

第12章 相控阵天线的波束赋形变换 123

12.1 引言 123

12.2 Davies阵 123

12.3 信噪比最佳方法 125

12.4 控相形成有指定零点的方向图 127

12.5 给定约束条件的优化方法 130

12.6 主波束赋形的相位子阵法 132

第13章 阵列正弦空间坐标及坐标系变换 135

13.1 阵列正弦空间坐标 135

13.2 阵列坐标系到大地坐标系的变换 136

13.2.1 阵列俯仰倾斜 137

13.2.2 偏离正北 137

13.2.3 阵列俯仰倾斜又偏离正北 137

13.3 天线中常见的坐标变换 139

13.4 欧拉角 140

13.5 雷达坐标系对相控阵天线测量的影响 141

第14章 工程实例 144

14.1 相频扫天线 144

14.1.1 设计要求 144

14.1.2 方案 144

14.2 一维相扫单脉冲波导窄边裂缝阵天线 145

14.3 强制馈电的两维相扫相控阵天线 147

14.4 固态实验相控阵天线 149

14.5 径向功率分配器馈电的平面相控阵天线 149

14.6 一种有限扫描相控阵天线 150

14.7 移动卫星通信天线技术 151

14.7.1 “动卫通”的跟踪方案 152

14.7.2 低轮廓的移动卫星通信设备 153

14.7.3 低轮廓“动卫通”扫描天线实例 155

附录A 磁场与磁流的关系 159

附录B 并矢格林函数 160

附录C 含有双片横向磁化铁氧体的矩形波导的传播常数方程——特征方程 163

参考文献 165