第1章 电子战天线系统引论 1
1.1引言 1
1.2发射系统 2
1.3接收系统 2
1.4典型的天线系统 3
1.4.1线天线 3
1.4.2面天线 5
1.4.3天线阵 6
1.4.4频率无关天线 7
1.4.5微带贴片天线 8
1.4.6分形天线 9
1.4.7遗传设计的天线 9
1.4.8有源天线 10
1.5结语 11
参考文献 11
第一部分 天线基础 14
第2章 电磁辐射原理 14
2.1引言 14
2.2坐标系统 15
2.3电磁波 15
2.4矢量场 16
2.4.1散度定理 17
2.4.2电场和电通量 18
2.4.3法定关系 18
2.5麦克斯韦方程 19
2.5.1麦克斯韦推广的包含位移电流的安培定律 20
2.5.2法拉第感应定律 21
2.5.3高斯电定律 22
2.5.4高斯磁定律 22
2.6电磁波传播 23
2.6.1波动方程 23
2.6.2偶极子天线产生的电磁波 25
2.6.3时变谐波场 25
2.6.4辐射功率通量 27
2.7用矢量的势函数确定天线的辐射场 31
2.7.1矢量势和标量势 32
2.8天线辐射场 33
2.8.1辐射原理 33
2.8.2电流元 34
2.9闭合场线的辐射 36
2.10电磁波小结 38
2.11结语 39
参考文献 40
第3章 天线的基本性能 41
3.1引言 41
3.2天线原理基础 42
3.2.1天线参数定义 42
3.2.2辐射方向图 44
3.2.3天线辐射的平均功率 44
3.2.4方向性 45
3.2.5天线阻抗 46
3.2.6发射天线 47
3.2.7接收天线 49
3.2.8天线互易 50
3.2.9天线损耗电阻 51
3.2.10天线效率 53
3.2.11天线增益 54
3.2.12天线极化 55
3.2.13天线有效面积 58
3.2.14天线有效高度 60
3.2.15天线谐振和带宽 61
3.2.16辐射方向图 64
3.2.17天线Q值 64
3.3宽带天线 66
3.3.1电阻加载 66
3.4微元辐射 67
3.4.1引言 67
3.4.2偶极子微元 68
3.4.3环路微元 78
3.4.4微元天线阻抗 84
3.5理想导电地面上的架高天线 85
3.5.1理想导电平面上的水平电流元 89
3.5.2车载架高的通信系统天线 89
3.6桅杆和电缆对架高天线的效应 90
3.7线天线 91
3.8结语 93
参考文献 93
附录3A劳伦兹互易定理 96
参考文献 103
第4章 传输线 104
4.1引言 104
4.2传输线的特性 104
4.2.1速度因子 107
4.2.2特性阻抗 108
4.2.3横电磁波的传输 108
4.2.4无损耗传输线 109
4.2.5有损耗传输线 112
4.2.6驻波 115
4.2.7 T矩阵 116
4.3端接的传输线 117
4.3.1有限长的线 119
4.3.2线的端接 119
4.4波导 122
4.4.1波的特性 125
4.4.2理想波导中的横电波和横磁波 128
4.4.3理想的矩形波导 129
4.4.4矩形波导的横电波和横磁波参数 132
4.4.5横电磁波模式 133
4.4.6圆波导 134
4.4.7波导小结 136
4.5传输线电缆 137
4.5.1同轴电缆 138
4.5.2双线 142
4.5.3微带线 143
4.6结语 147
参考文献 147
第二部分 天线系统 150
第5章 偶极子天线 150
5.1引言 150
5.2偶极子 150
5.2.1短偶极子 153
5.2.2有限长偶极子天线 156
5.2.3半波偶极子 164
5.2.4天线长度 167
5.3折叠偶极子 168
5.3.1折叠偶极子的性质 168
5.3.2应用 171
5.4带套偶极子 171
5.5袖筒偶极子 172
5.6结语 174
参考文献 174
第6章 单极子天线 176
6.1引言 176
6.2垂直单极子 177
6.2.1垂直单极子的辐射方向图 178
6.2.2 1/4波长垂直单极子 180
6.2.3 1/2波长垂直单极子 181
6.2.4短垂直单极子 182
6.2.5垂直单极子的馈点阻抗 182
6.2.6垂直单极子的辐射电阻 184
6.2.7架高的垂直单极子 185
6.2.8顶端加载 188
6.3地平面 188
6.3.1均匀的地平面 190
6.3.2非均匀的地平面 192
6.4倒L和倒F天线 194
6.5折叠的单极子 195
6.6锥/双锥/盘锥天线 197
6.6.1盘锥天线 197
6.7袖筒单极子天线 201
6.8螺线天线 207
6.8.1法向模式的螺线 207
6.8.2轴向模式的螺线 207
6.8.3盘旋螺线天线 211
6.9结语 211
参考文献 212
第7章 环路天线 213
7.1引言 213
7.2小环路天线 214
7.3环路天线的一般特性 215
7.3.1感应电压是磁场的函数 218
7.3.2感应电压是电场的函数 219
7.3.3辐射方向图 220
7.4铁氧体棒环路天线 220
7.4.1铁氧体棒的Q值 222
7.4.2辐射电阻 222
7.5环路天线的等效电路 225
7.5.1分布电容 225
7.5.2辐射电阻 226
7.5.3环路电感Lw 226
7.5.4电阻引入的损耗 227
7.5.5环路电感 230
7.5.6调谐电容 231
7.6环路天线的极化 232
7.7大环路天线 232
7.7.1大环路的特性 232
7.8结语 233
参考文献 234
第8章 行波天线 235
8.1介绍 235
8.2贝佛里日天线 236
8.3行波天线终端 244
8.3.1双线传输线 244
8.3.2单线传输线 244
8.4 V形行波天线 245
8.5菱形天线 247
8.5.1半菱形 248
8.6结语 250
参考文献 250
第9章 天线阵 251
9.1引言 251
9.2一般阵列的方向图 252
9.2.1阵因子 254
9.2.2阵列方向图 254
9.3直线阵 255
9.3.1 M元均匀线阵 255
9.4圆阵 263
9.4.1 M元均匀圆阵 263
9.5平面阵 265
9.6有源阵 268
9.6.1收/发模块 268
9.6.2馈电网络 269
9.6.3中频波束形成 270
9.6.4基带波束形成 270
9.6.5射频波束形成 270
9.7互耦和互阻抗 271
9.7.1互阻抗 273
9.8确定天线或阵列的输入阻抗的替代技术 279
9.8.1天线阵 280
9.8.2带电流源的天线阵的公式 281
9.8.3天线导纳和阻抗 282
9.8.4小结 283
9.9结语 283
参考文献 283
第10章 天线阵的电子战应用 285
10.1引言 285
10.2圆阵 285
10.2.1圆形布局的天线阵 285
10.2.2 Adcock天线阵 287
10.2.3干涉仪测向 289
10.2.4伪多普勒测向 293
10.3巴特勒矩阵 296
10.4波束形成 297
10.4.1阵列处理方位估计 297
10.4.2波束形成 299
10.4.3子空间法 300
10.4.4全电磁天线阵 300
10.5测向用的单脉冲接收机 303
10.5.1单脉冲比幅接收机 304
10.5.2测角标准差与信噪比的近似关系 320
10.5.3单脉冲比幅与单脉冲比相的对比 322
10.5.4未分辨的目标 323
10.5.5小结 324
10.6结语 325
参考文献 325
第11章 八木天线 329
11.1引言 329
11.2八木偶极天线 330
11.2.1寄生阵元 331
11.2.2八木天线的特性 332
11.2.3辐射方向图 333
11.2.4增益 334
11.2.5馈电网络 334
11.2.6带宽和阻抗 336
11.2.7主梁长度 337
11.3八木环路阵 343
11.4八木单极子阵 347
11.5结语 348
参考文献 348
第12章 频率无关电子战天线 350
12.1引言 350
12.2对数周期天线 351
12.3对数周期偶极子阵 351
12.3.1对数周期偶极子天线的工作 352
12.3.2对数周期偶极子阵的基本参数 356
12.3.3馈电安排 357
12.3.4修正后的活动区 358
12.3.5偶极子的馈电设计 360
12.3.6设计步骤 362
12.4对数周期单极子阵 364
12.4.1设计步骤 367
12.5阿基米德螺旋天线 367
12.5.1工作原理 367
12.6对数周期螺旋天线 370
12.6.1工作原理 371
12.6.2自补型对数周期槽缝天线 371
12.7双臂线锥阿基米德螺旋天线 373
12.7.1工作原理 375
12.7.2结果 375
12.7.3小结 377
12.8结语 377
参考文献 378
第13章 面天线 379
13.1引言 379
13.2线口径 379
13.2.1均匀分布 380
13.2.2半余弦分布 380
13.2.3一般幅度分布 383
13.3面口径 383
13.3.1矩形口径的均匀分布 384
13.3.2矩形口径的余弦分布 385
13.3.3圆口径的均匀分布 386
13.3.4增益 386
13.4开口矩形波导 387
13.5喇叭天线 390
13.5.1喇叭天线的类型 390
13.5.2喇叭天线的增益 391
13.5.3喇叭天线的辐射场 392
13.5.4喇叭天线的馈电技术 392
13.6抛物面天线 394
13.6.1抛物面天线的工作原理 396
13.6.2抛物面天线的增益 398
13.6.3结构 399
13.6.4天线的功率增益方向图 401
13.7结语 404
参考文献 405
第14章 电小电子战天线 406
14.1引言 406
14.2天线的小型化问题 407
14.2.1带宽缩减 408
14.2.2阻抗失配 408
14.2.3增益降低 409
14.2.4线天线的线径效应 409
14.3电小天线的Q值和效率 409
14.4集总元件加载天线 415
14.4.1电感加载 415
14.4.2电阻加载 415
14.4.3电容加载 415
14.5材料加载天线 416
14.5.1材料加载 416
14.5.2左手材料 418
14.6有源接收天线系统 421
14.6.1采用非福斯特元件的小天线匹配 423
14.7有源发射天线 428
14.7.1发射天线 429
14.7.2匹配发射天线 429
14.7.3小结 431
14.8噪声压制有源高频天线 432
14.8.1高阶统计 432
14.8.2高频波段的信号 436
14.8.3高频波段的噪声源 437
14.8.4小结 441
14.9结语 442
参考文献 443
第15章 贴片天线 446
15.1引言 446
15.2优点和缺点 447
15.2.1贴片天线的优点 447
15.2.2贴片天线的缺点 449
15.3贴片天线的物理特性 450
15.4贴片天线的电特性 450
15.4.1频率 451
15.4.2介质介电常数 452
15.4.3介质厚度 452
15.4.4贴片大小 453
15.4.5贴片效率 453
15.4.6贴片带宽 454
15.5贴片天线分析 454
15.6辐射方向图 457
15.6.1贴片单元的远场方向图 457
15.7馈电技术 460
15.7.1微带线馈电 460
15.7.2同轴馈电 461
15.7.3口径耦合馈电 463
15.7.4邻近耦合馈电 464
15.8贴片天线模型 466
15.8.1传输线模型 466
15.8.2腔体模型 467
15.9贴片天线的设计步骤 468
15.9.1单元宽度 468
15.9.2辐射方向图 468
15.9.3槽缝电纳 469
15.9.4输入导纳 469
15.9.5辐射阻抗 469
15.9.6探针位置 469
15.9.7品质因子和损耗 470
15.9.8天线效率 470
15.9.9带宽 471
15.9.10方向性和增益 471
15.9.11波束宽度 471
15.10结语 471
参考文献 472
第16章 贴片天线在电子战中的应用 474
16.1引言 474
16.2单个微带贴片天线的带宽拓展技术 474
16.2.1 Q因子 475
16.2.2电介质 476
16.2.3阻抗匹配 478
16.2.4槽缝贴片 478
16.2.5介质和地板之间的可调气隙 478
16.3寄生贴片 480
16.3.1共面带线 483
16.4贴片天线阵 484
16.4.1驱动单元 485
16.4.2对数周期结构 486
16.5微带阵列馈电技术 492
16.5.1串馈：波束形成 493
16.5.2团馈 493
16.6贴片阵中的互耦 495
16.6.1贴片阵的远场方向图 499
16.6.2小结 500
16.7结语 501
参考文献 502
第17章 自适应电子战天线阵 504
17.1引言 504
17.2自适应天线阵 505
17.2.1一般特性 505
17.2.2窄带信号 510
17.2.3宽带信号 512
17.2.4固定的和自适应的波束形成 513
17.2.5与数据无关的波束形成 513
17.2.6与数据相关的波束形成 514
17.3窄带波束形成 516
17.4常规波束形成 517
17.5标准的凯蓬波束形成 520
17.5.1讨论 525
17.6鲁棒的凯蓬波束形成 525
17.6.1对角加载 525
17.6.2基于广义线性组合的鲁棒波束形成 526
17.6.3特征值分解方法 529
17.6.4基于子空间的波束形成 531
17.6.5模约束的凯蓬波束形成 537
17.7数字波束形成 541
17.7.1波束形成中的快速傅里叶变换 544
17.8自适应发射阵 546
17.8.1波束控制 547
17.8.2波束宽度是扫描角的函数 549
17.9结语 550
参考文献 550
附录17A维纳滤波器 556
17A.1引言 556
17A.2基本原理 557
17A.2.1正交性 557
17A.2.2维纳-霍普夫方程 558
17A.2.3维纳-霍普夫方程的矩阵形式 559
17A.2.4相关矩阵的特征值和特征矢量 560
17A.3在天线阵中的应用 561
17A.3.1线性约束下的最小方差波束形成 561
17A.3.2再看线性约束条件下的最小方差波束形成 562
17A.3.3常规波束形成器 563
17A.3.4 MUSIC波束形成 564
17A.3.5最小方差无失真响应波束形成 564
17A.4结语 564
第18章 分形天线 565
18.1引言 565
18.2分形 565
18.3分形天线 567
18.3.1用分形做线天线单元 567
18.4分形环路天线 568
18.4.1谐振环路天线的小型化 568
18.4.2增加小环路天线的输入阻抗 570
18.5分形偶极子天线 572
18.6科奇分形单极子 573
18.6.1科奇单极子 574
18.6.2迭代函数系统算法 576
18.6.3谐振频率 577
18.6.4输入阻抗 579
18.6.5电流分布 580
18.6.6辐射方向图 580
18.6.7质量因子和带宽 582
18.6.8多频带特性 584
18.6.9辐射效率 584
18.6.10应用 585
18.7萨聘斯基垫片分形天线 585
18.8结语 586
参考文献 587
第19章 遗传设计的天线 589
19.1引言 589
19.2遗传算法 590
19.2.1遗传算法的介绍 590
19.2.2有关遗传算法 590
19.2.3小结 594
19.2.4遗传算法天线设计 594
19.3采用遗传算法的折线天线设计 596
19.4宽带加载单极子的设计 598
19.4.1加载单极子的常规设计 599
19.4.2加载单极子的遗传算法设计 599
19.4.3两种设计方法的比较 600
19.5模拟的退火 601
19.5.1解的表示和生成 602
19.5.2模拟的退火之例 604
19.6结语 610
参考文献 610
第三部分 天线相关专题 614
第20章 天线匹配 614
20.1引言 614
20.2阻抗匹配 615
20.2.1无源匹配网络 615
20.2.2阻抗匹配 616
20.3史密斯圆图 617
20.3.1阻抗匹配和史密斯圆图 621
20.4集总元件匹配网络 629
20.4.1集总元件匹配 629
20.5分布元件匹配网络 641
20.5.1阻抗匹配用的枝节 641
20.6天线耦合 648
20.6.1偏置驱动点 648
20.6.2对称耦合 648
20.6.3巴伦 649
20.6.4采用变压器的宽带天线匹配 654
20.6.5单极子天线的耦合 654
20.7匹配元件计算软件 655
20.8结语 657
参考文献 657
第21章 多耦合器、功率合成器和双工器 659
21.1引言 659
21.2接收用的多耦合器 661
21.2.1天线 662
21.2.2电缆 662
21.2.3未用的端口 663
21.2.4扩展 663
21.2.5接收机 663
21.3预选器 664
21.4放大器 665
21.4.1放大器类型 665
21.4.2放大器噪声系数 665
21.4.3动态范围 666
21.4.4甚高频/超高频放大器 666
21.4.5高频放大器 666
21.5功分器 667
21.5.1高频两功分器 667
21.5.2微波两功分器 668
21.5.3性能参数 669
21.5.4分路器类型 672
21.5.5有源和无源 673
21.5.6电阻功分器 673
21.5.7电抗性的功分器 674
21.5.8威金森功分器 675
21.5.9远程接收多耦合器 679
21.6发射耦合器（功率合成器） 680
21.6.1功放的低效 682
21.6.2直接连接的合成器 684
21.6.3桥式合成器 689
21.6.4威金森合成器 694
21.6.5小结 697
21.7射频双工器 697
21.7.1天线双工器的基本概念 698
21.7.2射频双工器的滤波要求 698
21.7.3带通滤波器 699
21.7.4小结 699
21.8射频环行器和隔离器 699
21.8.1隔离 701
21.8.2插入损耗 701
21.8.3双工器 701
21.8.4环行器和隔离器的其他电子战应用 701
21.9结语 705
参考文献 705
第22章 天线罩 707
22.1引言 707
22.2天线罩的特性 707
22.3射频反射 709
22.4天线罩的架构 710
22.5结构支撑 713
22.6入射角的影响 714
22.7天线罩的性能 715
22.8结语 718
参考文献 719
附录A射频放大器 720
A.1模拟放大器 720
A.1.1 A类放大器 720
A.1.2 B类放大器 721
A.1.3 A/B类放大器 722
A.1.4 C类放大器 722
A.2开关放大器 722
A.2.1架构 723
A.2.2 D类放大器 723
A.2.3 E类放大器 724
A.2.4 F和F-1类功率放大器 725
A.2.5 S类放大器 730
A.3负载线 732
A.4推挽放大器 732
A.4.1带变压器的放大器 734
A.4.2宽带变压器 736
A.4.3不用变压器的推挽放大器 749
A.4.4交叉失真 749
A.5结语 749
参考文献 751
附录B射频开关 754
B.1引言 754
B.2射频开关特性 755
B.2.1反射型和吸收型 755
B.2.2一般的开关架构 756
B.2.3理想开关与实际开关 757
B.2.4谐波失真 758
B.2.5交调失真 758
B.2.6 1分贝压缩点 759
B.3机电开关 760
B.3.1常规继电器 760
B.3.2微机电开关 761
B.4固态开关 766
B.4.1正偏二极管 767
B.4.2 PIN二极管 767
B.4.3场效应管射频开关 786
B.4.4小结 798
B.5结语 799
参考文献 799
附录C矩量法 803
C.1引言 803
C.2泡克林顿积分方程 804
C.3基本概念 805
C.4结语 808
参考文献 808
附录D电介质材料的性质 809
D.1引言 809
D.2介电常数的性质 809
D.3折射系数 810
D.4气态介质的介电常数 811
D.5等离子体的介电常数 811
D.6群速 813
D.7介质边界的反射 815
D.7.1法向的入射角 816
D.7.2斜的入射角 818
D.8某些材料的介电常数 824
D.9结语 824
参考文献 825
缩写 826
关于作者 832