《天线技术》教学大纲
研究生《天线理论与技术》教学大纲
《天线理论与技术》教学大纲Antenna Theory and Technology第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：通过这门课的学习，使学生掌握天线的基础知识、常用天线的结构及分析方法。
配合相关软件的学习，最终使学生达到能够独立完成常用及新型天线的设计及改进方法。
5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：电磁场与波、高频电子电路8. 本课程的学时分配表9. 教材及教学参考资料：（一）教材：宋铮，天线与电波传播，西安：西安电子科技大学出版社，2003年版（二）教学参考资料：1、John D. Kraus，天线（第三版），北京：电子工业出版社，2008年版2、Law & Kelton，Electromagnetics with Application ，北京：清华大学出版社，2001年版3、Warren L. Stutaman，天线理论与设计，北京：人民邮电出版社，2006年版4、卢万铮，天线理论与技术，西安：西安电子科技大学出版社，2004年版5、李莉，天线与电波传播，北京：科学出版社，2009年版第二部分教学内容和教学要求本课程讲授天线的基本理论和设计方法，主要内容有：天线的基本知识、常用天线的结构和分析方法、天线仿真与设计的常用软件、常用天线及新型天线的设计和改进方法。
第一章时变电磁场教学内容：1.1 麦克斯韦方程1.2 时变电磁场的边界条件1.3 波动方程与位函数1.4 位函数求解1.5 时变电磁场的唯一性定理1.6 时变电磁场的能量及功率1.7 正弦时变电磁场1.8 正弦时变电磁场中的平均能量与功率教学要求：本章是本课程的基础内容，讲授过程中注意和后续章节具体天线的分析和设计的结合。
教学建议：1.重点是麦克斯韦方程和时变电磁场的边界条件的分析方法。
2.讲授过程中注重讲授和后续章节内容的联系。
《天线技术》
jkr 0 Je A d 4 r jkr 1 e d 40 r
由于 Jd JSdl Idl ,故对于线电流有
0 A 4 Ie jkr l r dl
19
电基本振子的电磁场：将电基本振子置于球坐标系中
动态位的定义：
B A A E t A t
（基本定义）
（洛仑兹条件）
17
动态位所满足的方程为
其解为
A 2 A 2 J t （达朗贝尔方程） 2 2 2 t r (t ) 1 v d (r , t ) 4 r r （滞后位） J ( t ) v d A(r , t ) 4 r
2 2
d
R
40 I (
dl
)2
电基本振子的辐射电阻：假设电基本振子的辐射功率 全部被一等效电阻吸收，称为辐射电阻，用 R 表示，因
为
1 2 P I R 2
，故得
25
2 P 2 dl 2 R 2 80 ( ) I
练习题
1. 设电基本振子的轴线沿东西方向水平放置，在远处有一移 动接收台停在正南方，此时收到最大电场强度。当电台沿以电 基本振子为中心的圆周在地面上移动时，电场强度渐渐减小， 问当电场强度减小为最大值的一半时，电台的位置偏离正南方 多少度？ 6 i 10 cos 3 . 14 10 t ( A), 2. 已知电基本振子长为1米，其中电流为
5
• 天线是一个阻抗匹配器件； • 天线是一个照射或聚集器件； • 天线是一个极化器件 ；（极化：在最大 辐射方向上电场矢量的取向随时间的变 化规律）
天线技术 课件(西电第二版)第7章
rn
r e ( n2 )
0
（7-3-1）
第 7章 宽 频 带 天 线
则第ｎ＋１个齿内缘的矢径为
rn1
r e [ (n1)2 ]
0
第n+1 个齿和第n个齿内缘的矢径之比为
rn1
rn
[ (n1)2 ]
r e0 ( n2 )
r e0
e2
(τ为小于１的常数） （7-3-2）
r r0
（7-2-4）
式中，r0是对应于φ=0°的矢径。天线的两个螺旋臂分别是r1＝ r0 φ和r2＝ r0(φ-π)。为了明显地将两臂分开，在图7-3（ｂ）中 分别用虚线和实线表示这两个臂。
第 7章 宽 频 带 天 线
由图可知，由于两臂交错盘旋，且两臂上的电流是反相的，表
面看似乎其辐射是彼此相消的，但事实并非如此。研究图中Ｐ 和Ｐ′点处的两线段，设OP和OQ相等，即P和Q为两臂上的对应 点，对应线段上电流的相位差为π，由Q点沿螺旋臂到Ｐ′点的弧 长近似等于π·r，这里ｒ为OQ的长度。故P点和Ｐ′点电流的相 位差为π+β·πr=π+2π/λ·πr, 若设r=λ/2π,则P点和Ｐ′点的电流相位
第 7章 宽 频 带 天 线
7.3 对数周期天线
7.３.１ 对数周期天线的结构特点与工作原理
１． 齿状对数周期天线
1） 结构特点
齿状对数周期天线的基本结构是将金属板刻成齿状，如图7-4 所示，齿的分布是按等角螺旋线设计的，齿是不连续的，其长度 是由从原点发出的两根直线之间的夹角决定的。若从螺旋线中心
第 7章 宽 频 带 天 线
实际上，天线不可能无限长，而齿的主要作用是阻碍径向 电流。实验证明: 齿片上的横向电流远大于径向电流，如果齿 长恰好等于谐振长度(即齿的一臂约等于λ／4)，则该齿具有最 大的横向电流，且附近的几个齿上也具有一定幅度的横向电流。 而那些齿长远大于谐振长度的各齿，其电流会迅速衰减到谐振 长度上电流最大值的30dB以下，这说明天线的终端效应很弱， 因此有限长天线近似具有无限长天线的特性。
天线技术修订版教学设计
天线技术修订版教学设计一、教学目标本教学设计旨在通过以下方式帮助学生：1.理解和掌握天线技术的基本概念、原理、分类和设计方法；2.学习并了解不同天线的性能、优缺点及应用范围；3.培养学生的实际操作能力，如天线的安装、调试及对天线测量数据的分析与处理。
二、教学内容1.天线技术基础知识–天线定义、分类、基本参数和阵列基础知识。
2.天线设计和优化–天线设计流程、天线形式化方法、优化和验证方法。
3.传统天线–常见传统天线的原理、构造、特点及应用范围。
4.比较新颖的天线结构–比如与不同天线（如普通天线，光纤天线，人造鱼鳍天线，升降天线和天线嵌入式系统等）相关的设计方法的比较与分析。
5.示例分析–通过对几个实际的天线示例进行分析，学生将有机会掌握天线的设计和优化。
三、教学方法1.课堂讲授–由专业老师负责理论课讲解与知识点讲解等工作。
–通过实验现场模拟孔径天线的搭建、调整、测量和分析等操作过程的实际操作，促使学生更好地理解课程内容。
3.讨论与交流–通过课堂讨论，让同学们充分交流，激发学生的创新意识和专业性。
4.报告和文章创作–学生通过阅读、研究和实验后，根据课程的要求，撰写有关天线技术的报告和文章。
四、实验内容及步骤1.天线的搭建和调整–实验设备：孔径天线和其它通讯系统。
–实验步骤：•确定实验器材和实验工具；•搭建孔径天线和其它通讯系统；•调整天线位置和方向等参数，并进行实验测量。
2.对天线数据的统计分析–实验设备：计算机和数据分析软件。
–实验步骤：•采集天线数据；•对数据进行预处理，如去噪声、滤波等；•对数据进行统计分析，并得出标准差、相关系数等参数。
五、教学评价1.课程考试–通过期末考试来考核学生对天线技术知识的掌握程度。
–根据实验内容，学生提交实验报告并进行评分。
3.课堂表现–考核学生在课堂上的参与度和表现。
六、参考资料1.《天线理论基础》，张三丰著，清华大学出版社，2010年。
2.《天线技术及应用》，王五忠著，人民邮电出版社，2018年。
《天线与微波》课程教学大纲.
《天线与微波》课程教学大纲Antennas and microwave一、课程教学目标1、任务和地位通过对该门课程的学习，可以使学生掌握天线的基本理论和电波传播的基础知识，并在此基础上熟悉常用线天线和面天线的技术特点和使用方法，懂得各类天线的设计思想，为理论上的进一步深入学习和工程上的具体应用打下必要的基础。
任何无线电电子系统的信息传输既包含有电波能量的发射和接收,也包含有电磁波在空间的传播过程。
天线与电波传播的理论与技术研究作为无线电科学重要组成的分支学科，是具有广泛实用意义与科学意义的应用基础学科和交叉学科，其研究成果将直接影响着电磁波工程系统的整体水平。
2、知识要求①发射天线与接收天线的电参数的计算②天线与天线阵的方向图的制作③常用线天线的结构特点及其应用④常用面天线的工作原理及其应用⑤电波传播的几种形式及其特点3、能力要求①培养学生严谨的科学学风、科学方法以及抽象思维能力、创新精神②培养学生运用数学工具分析物理问题的能力③培养学生运用空间想像能力分析电磁波时空结构④培养学生对复杂性问题的综合解析能力、近似处理能力⑤培养学生对工程技术的设计能力和灵活解决实际问题的水平二、教学内容的基本要求和学时分配本课程注重实践性与新颖性，通过学习达到如下要求：1、总体要求2、具体要求第一章天线基础知识[目的要求] 掌握天线电参数的计算，掌握天线方向图的绘制，理解阻抗特性对天线的重要性，理解天线阵排列的多样性[教学内容] 基本振子的辐射；发射天线的电参数；互易定理与接收天线的电参数；对称振子；天线阵的方向性；对称振子阵的阻抗特性；无限大理想导电反射面对天线电性能的影响[重点难点] 基本振子的辐射；发射天线与接收天线的电参数的计算；对称振子；天线阵的方向图的绘制[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 8学时第二章简单线天线[目的要求] 掌握简单线天线的工作原理和设计思想，熟悉简单线天线的分类和应用[教学内容] 水平对称天线；直立天线；环形天线；引向天线与背射天线[重点难点] 水平对称天线方向性的分析、分类及其应用；直立天线的结构特点及其应用；环形天线的分类及其应用；引向天线与背射天线的基本原理及其应用[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 4学时第三章行波天线[目的要求] 掌握行波天线的工作原理和设计思想，了解行波天线的优点[教学内容] 行波单天线及菱行天线；螺旋天线[重点难点] 行波单天线电参数的计算及其应用；螺旋天线的工作原理及其电参数的计算[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第四章非频变天线[目的要求] 掌握非频变天线天线的工作原理和设计思想，了解非频变天线的优点[教学内容] 非频变天线的基本概念；平面等角螺旋天线；阿基米德螺旋天线；对数周期天线[重点难点] 平面等角螺旋天线的结构和工作原理；对数周期天线的工作原理和电参数的计算及其应用[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第五章面天线[目的要求] 掌握面天线的工作原理和设计思想，熟悉面天线的分类和应用[教学内容] 等效原理与惠更斯元的辐射；平面口径的辐射；喇叭天线；旋转抛物面天线；卡塞格伦天线；喇叭抛物面天线[重点难点] 惠更斯元的辐射；平面口径辐射的计算与方向图；喇叭天线的结构与分类；旋转抛物面天线的几何特性与工作原理[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 8学时第六章电波传播的基础知识[目的要求] 理解电波传播传输损耗的产生，熟悉无线电波频段的划分，了解电波的几种传播方式[教学内容] 概述；自由空间电波传播；电波传播的菲涅尔区[重点难点] 电波传播的传输损耗的计算；第一菲涅尔区半径的计算[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第七章地面波传播[目的要求] 了解无线电波在地球表面的传播特性[教学内容] 地球表面电特性；地面波的传播特性；地面波场强的计算；地面不均匀性对地面波传播的影响[重点难点] 波前倾斜现象[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第八章天波传播[目的要求] 了解无线电波在电离层中的传播特性[教学内容] 电离层概况；无线电波在电离层中的传播；短天波传播；中波天波传播的介绍[重点难点] 电离层的等效电参数；无线电波在电离层中的反射条件；短天波传播的传播模式与传输损耗的估算[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第九章视距传播[目的要求] 了解地球环境对于电磁波工程的影响[教学内容] 地面对视距传播的影响；对流层大气对视距传播的影响[重点难点] 光滑地面的判别准则[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时三、大纲说明1、考试要求与考试方法。
天线技术第1章PPT课件
第1章 习题与解答
先求解E面方向图。 根据题1-1-4解图(一)(b)所示的等效 结构， E面应该是包含电基本振子， 并与磁基本振子相垂直 的平面， 即yOz平面。 在远区的某点P上， 电基本振子产生 的辐射场为
Ee j60πrIelesinejkre
磁基本振子产生的辐射场为
E m jI 2 m lm rs in 9 0 e jk re jI 2 m lm re jk re
r2
Pi n1Pi n2,r1r2
其中， Pin为天线输入功率。
第1章 习题与解答
(3)
由
Emax
60PrD r
60PinAD ,
r
可得
因此
Emax1 Emax2
60Pr1D1
r1
60Pr2D2
r2
r1r2
Pr1D1 1 Pr2D2
再由Pr=PinηA, 可得
Pr1 D2 1 Pr2 D1
Pin1 A1 1 Pin 2 A2
EmjI2m lm rsinejkrej
同样， 由题设条件可得
60πIele Imlm
r 2r
第1章 习题与解答
所以， 远区场点P的合成场为
E Hj60πrIele(1sin)ejkrej
由此可以求得E面和H面的归一化方向函数均为
FE()FH()＝ 1 21sin
组合天线E面和H面的归一化方向图见题1-1-4解图(三)所示。
再求H面方向图。 根据定义， H面应该是包含磁基本振 子， 并与电基本振子相垂直的平面， 即xOz平面。 在远区的 某点P上， 电基本振子产生的辐射场为
E e j6 0 π r Ie les in 9 0 e jk re j j6 0 π r Ie lee jk re j
《天线技术》教学大纲
《天线技术》课程教学大纲课程编号：课程名称：天线课程类型：专业课学分数： 2 学时数：64 其中:实验/上机／实训学时: 无先修课程：电磁波与电磁场理论后续课程: 现代通信技术适用专业：信息与通信等理工科专业开课单位：信息工程学院一、课程性质、目的和任务本门课程遵循面向21世纪、能力为本、培养应用型人才的原则，力求做到取材精练、重点突出、概念清楚、基本理论分析简明易懂，注重对实际工程设计和实际应用的介绍，同时还增加了对近年来的新技术和新应用的介绍.各章的最后均留有习题，以方便学生学习、理解和掌握所学的内容。
二、课程建议学时分配三、课程教学内容和基本要求本门课程首先简要介绍了天线在无线通信系统中的重要作用、无线电波传播的基本知识，包括地面波传播，空间波传播，以及视距传播等，以及天线辐射与接收的基本理论和主要特性参数，然后从通信工程应用的角度出发，介绍了各种类型天线的设计及应用的有关知识和技术，这些天线包括：对称天线、折合天线、单极天线、阵列天线、引向天线、电视发射天线、移动通信基站天线、喇叭天线、抛物面天线、卡塞格伦天线、各种类型的宽频带天线、智能天线、缝隙天线和微带天线等。
同时，还介绍了天线测试技术及天线的安装与调试技术. （一）绪论（4学时：其中理论4学时）1、教学主要内容1．1 天线在无线通信系统中的作用1．2 天线的分类1．3无线电波的传播1.3。
1电波传播的基本知识1。
3。
2视距传播1.3.3空间波传播1.3。
4地面波传播1。
3.5多经传播及衰落问题2、教学基本要求理解天线在无线通信系统中的作用；了解天线的分类以及电波传播的基本知识；掌握无线电波的传播方式：视距传播空间波传播地面波传播；了解电波在传播中会遇到的常见问题：多径传播及衰落问题3、教学重点和难点重点：三种电波的传播方式难点：多径传播及衰落的概念4、思考与练习章节思考与练习1，7,9题。
（二）天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数（4学时:其中理论4学时）1、教学主要内容2.1 天线辐射的基本原理2.1.1 电基本振子的辐射2。
哈工大天线技术大纲
内容 【绪论】 收发天线的工作过程描述
要求 A
说明
天线的概念，天线的基本功能，天 A 线发射和接收的关系 天线的分类，线天线和面天线的典 A 型特征 求解天线问题的实质 A 【第 1 章基本振子与天线电参数】 基本振子的种类和结构特征 A 天线分析所涉及的 10 个电参数 辐射场 A ①能够列举出 10 个电参数 ①坐标系系统、常用物理常数的数 值和 单位、电动力学和波的常用物理量 ②不要求记忆在球坐标系下的矢量 微分 计算公式 A C B B ①近区和远区的划分方法 ②近区场表达式不要求记忆 ①要求掌握表达式（1-10）及性质 ①磁基本振子和小电流环的关系 ①在理解公式 （1-16） 的基础上增加理解： k、v 、η 的对偶 ②广义麦克斯韦方程组表达式不要 求记 忆 利用矢量磁位求解电基本振子的 B
39. 40.
地面对天线性能的影响，二次辐射 A 镜像法，等效的等幅二元阵列 C
①了解二次辐射的概念和效果 ①要求掌握无限大理想导体平面上 方的 水平电流和竖直电流的镜像，掌握 用边 界条件判断电流镜像的方法* ②会用镜像法求解理想地面影响的问题 ③公式（3-77~78） ，图 3-23~24 的变化趋 势 ④会分析理想地面上方的常见二元 阵列 的方向性函数，并能绘制指定平面 的简 图
8. 9. 10. 11.
电基本振子的近区场（感应场） 电基本振子的远区场 （辐射场） ， 近 区场和远区场的关系 磁基本振子的等效方法及特点 广义麦克斯韦方程组、对偶关系
12.
磁基本振子的远区场表达式、磁矩 C 和电小环的关系、电小环的远区场
①能够根据电基本振子的辐射场表 达式 （1-10） 写出 （1-17） ， 并结合 （1-18、 19 ） 导出 （1-21） ， 要求掌握表达式 （1-21 ）及 性质
天线技术《天线技术》课程教学大纲(171)2.1 教学大纲
《天线技术》课程教学大纲一、课程总述本课程大纲是以2016年电子信息工程专业人才培养方案为依据编制的。
二、教学时数分配三、单元教学目的、教学重难点和内容设置第一章绪论【教学目的】通过本章教学，使学生了解天线的概念，了解天线的发展与应用，特别强调天线技术在军事、工业、通讯、医学和日常生活中的应用。
【重点难点】天线概念与发展【教学内容】1.1 天线及其特点1.2 研究对象及应用1.3 天线的发展简史回顾第二章长线方程及其求解【教学目的】通过本章教学，使学生了解传输线方程及其解，掌握不同负载时的传输线的工作状态，熟练掌握传输线阻抗圆图及其应用。
【重点难点】用“路”的方法来分析微波传输线；分布参数的概念；传输线方程解的物理意义。
【教学内容】2.1 分布参数电路模型2.2 长线方程2.3 方程的解第三章传输线基本参数【教学目的】通过本章教学，使学生掌握传输常数、特性阻抗、反射系数、驻波比的物理意义。
【重点难点】传输常数、特征参数。
【教学内容】3.1 衰减常数、传输常数3.2 特性阻抗、输入阻抗3.3 反射系数、驻波比第四章传输线工作状态【教学目的】通过本章教学，使学生掌握不同负载时的传输线的工作状态。
【重点难点】沿线电压电流分布【教学内容】4.1 负载短路4.2负载开路4.3负载为纯电阻第五章阻抗匹配【教学目的】通过本章教学，使学生了解阻抗圆图，掌握阻抗匹配的几种基本方法。
【重点难点】单枝节匹配【教学内容】5.1 圆图概念5.2四分之一传输线匹配5.3单枝节匹配第六章电磁辐射理论与天线基础【教学目的】通过本章教学，使学生掌握元振子天线和对称振子天线的辐射原理、辐射场的计算及主要特性参数。
【重点难点】基本振子的辐射；发射天线与接收天线的电参数的计算；对称振子【教学内容】5.1 天线的基本概念5.2 基本振子的辐射5.3 对称振子的辐射场5.4 发射天线的基本参数5.5 接收天线理论第七章天线阵列【教学目的】通过本章教学，使学生掌握天线阵的方向性；对称振子阵的阻抗特性；无限大理想导电反射面对天线电性能的影响，了解多元天线阵辐射场的计算及方向图相乘原理、天线组阵对阻抗的影响。
天线技术 (西电第二版)第6章
L4
…
振
子
反射器 馈电电缆
支 撑 杆
引向器
LA
LN－ 1 LN 最大辐射方向
图 6-1 引向天线的结构
精品课件
第 6章 常 用 线 天 线 引向天线的最大辐射方向在垂直于各振子方向上，且由有 源振子指向引向器，所以，它是一种端射式天线阵。 引向天线的优点是：结构简单、牢固，馈电方便，易于操 作，成本低，风载小，方向性较强，体积小。 引向天线的主要缺点是： 工作频带窄。
第 6章 常 用 线 天 线
第6章 常用线天线
6.1 引向天线和高增益引向天线——电视接收天线 6.2 电视发射天线 6.3 移动通信基站天线 6.4 智能天线
精品课件
第 6章 常 用 线 天 线
6.1 引向天线和高增益引向天线——电视接收天线
6.1.1 引向天线的组成结构
L 0
L
1
有 源
L2
L3
精品课件
第 6章 常 用 线 天 线
1
2
M
d co s
r1 r2
2l1
2 l 2 I2 ＝ m I1 e j
I1 d
图 6-2 二元阵
精品课件
第 6章 常 用 线 天 线 图6-2表示由两个平行的半波振子构成的二元阵，其中, 振 子1为有源振子，振子2为无源振子。虽然振子2没有直接的激励， 但邻近振子1的辐射将使它产生感应电流，同样也产生辐射作用。
阵的合成场和方向性，使二元阵在其赤道面内呈现不同的方向
图。调节无源振子的电流，即m和ψ，使方向图主瓣指向有源振
子一方，就称此无源振子为无源反射器；若方向图主瓣指向无 源振子一方就称此无源振子为引向器。
精品课件
天线技术(许学梅)(第二版)1章 (7)
第12章 无线电波的传播
需要注意的是，气象条件可能有种种异常的变化。如在某 一高度范围内，随着高度的增加，气温反而上升，这种现象称 为温度逆升。
大气对电波的衰减主要来自两个方面。一方面是云、雾、 雨等小水滴对电波的热吸收及水分子、氧分子对电波的谐振吸 收。热吸收与小水滴的浓度有关，谐振吸收与工作波长有关。 另一方面是云、 雾、 雨等小水滴对电波的散射， 散射衰减与 小水滴半径的六次方成正比，与波长的四次方成反比。当工作 波长短于5cm时， 就应该考虑大气层对电波的衰减，尤其当工 作波长短于3 cm时，大气层对电波的衰减将趋于严重。就云、 雾、雨、雪对微波传播的影响来说，降雨引起的衰减最为严重， 对10 GHz以上频率的电波，由降雨引起的衰减在大多数情况下 是可观的。因此在地面和卫星通信线路的设计中都要考虑由降 雨引起的衰减。
第12章 无线电波的传播
电离层下面为对流层，其折射率为n0，且n0=1。根据经典电动力 学可求得自由电子浓度为N的各向同性均匀媒质的折射率为
n
1
80.8N f2
1
(12-3-1）
式中，f为电波的频率。
因为各薄片电离层的电子浓度随着高度的增加而变大，即 N0<N1<N2<…<Ni, 所以各层的折射率关系为n0>n1>n2>…>ni。图127绘出了电波在分层结构的电离层中连续折射的情况。
由图可见：当h2=0时，直射波与反射波波程相等，反射系 数R≈-1，故合成场强为零；当h2增加时，引起波程差或相位差 不断变化，当相位差同相时合成场强最大，反相时合成场强最 小。
第12章 无线电波的传播
(2) 当工作波长λ和两天线高度h1和h2都不变时，接收点场强 随两天线间距的增大而呈波动变化，间距减小，波动范围减小， 如图12-6所示。这是直射波和地面反射波干涉引起的。随着距 离的改变，将引起波程差Δr的变化，即相位的变化。
天线技术教案
1.1 1.2 绪论天线的分类一、天线的作用无线电广播,通信,遥测,遥控以及导航等无线电系统都是利用无线电波来传递信号的.而无线电波的发射和接收都通过天线来完成.因此天线设备是无线电系统中重要的组成部分.由发射机产生的高频振荡能量,经过发射天线变为电磁波能量,并向预定方向辐射,通过媒质传播到达接收天线附近.接收天线将接收到的电磁波能量变为高频振荡能量送入接收机,完成无线电波传输的全过程.可见天线设备是将高频振荡能量和电磁波能量作可逆转换的设备,是一种“换能器”。
天线设备在完成能量转换的过程中,带有方向性,即对空间不同方向的辐射或接收效果并不一致,有空间方向响应的问题其次天线设备作为一个单口元件,在输入端面上常体现为一个阻抗元件或等值阻抗元件。
与相连接的馈线或电路有阻抗匹配的问题。
天线的辐射场分布或接收来波场效应,以及与接收机,发射机最佳的贯通,就是天线工程所最关心的问题。
无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。
电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。
可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。
天线的主要作用：1/完成换能2/与源或负载进行良好的匹配3/具备足够的工作频率范围二、天线的分类天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。
对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等；等等分类。
1.3 电波的传播（Maxwell方程）几个重要的人物：麦克斯韦：1831年6月出生于英国爱丁堡。
麦克斯韦是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。
他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。
天线技术课件(西电第二版)第1章
雷达天线用于跟踪和引导导弹攻击目标。
射电天文领域的应用
天体观测
射电望远镜天线用于接收来自宇宙空间的射电波，研究天体的物 理特性和演化。
射电干涉仪
多个射电望远镜组成射电干涉系统，通过相位干涉原理提高观测分 辨率。
射电谱线研究
射电望远镜用于观测天体的射电谱线，研究天体的化学成分和物理 状态。
卫星通信领域的应用
天线的阻抗匹配决定了天线与传输线之间 的能量传输效率，良好的阻抗匹配可以降 低信号的反射和损耗。
02
天线的发展历程
早期天线的发展
19世纪末
无线电报机的出现，用于远程通 信。
20世纪初
无线广播的兴起，无线电波用于传 送声音信号。
1920年代
收音机普及，天线作为接收无线信 号的重要部件。
现代天线技术的进步
天线技术课件(西电第二版)第 1章
• 天线基础知识 • 天线的发展历程 • 天线的基本类型 • 天线的应用场景
01
天线基础知识
天线的定义与分类
天线的定义
天线是一种可将传输线或自由空间的电磁波转换为接收机可接收的电 信号，或将电信号转换为传输线或自由空间的电磁波的设备。
按工作频段分类
可分为长波、中波、短波、超短波、微波等类型。
方向性图为心形，水平面无方 向性。
引向天线
01
由一根或数根导线加装 反射器和辐射器组成。
02
反射器将电磁波反射至 辐射器，辐射器再将电 磁波辐射出去。
03
增益高，方向性强，常 用于定向通信。
04
结构复杂，成本较高。
螺旋天线
由一根长度为四分之一波长的导线绕成螺旋形状构成。 结构简单，成本低，常用于移动通信和卫星通信。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《天线技术》课程教学大纲课程编号:课程类型: 专业课学分数： 2 学时数：64 其中：实验/上机／实训学时：无先修课程：电磁波与电磁场理论后续课程：现代通信技术适用专业：信息与通信等理工科专业开课单位：信息工程学院一、课程性质、目的和任务本门课程遵循面向21世纪、能力为本、培养应用型人才的原则，力求做到取材精练、重点突出、概念清楚、基本理论分析简明易懂，注重对实际工程设计和实际应用的介绍, 同时还增加了对近年来的新技术和新应用的介绍。
各章的最后均留有习题，以方便学生学习、理解和掌握所学的内容。
二、课程建议学时分配三、课程教学内容和基本要求本门课程首先简要介绍了天线在无线通信系统中的重要作用、无线电波传播的基本知识，包括地面波传播，空间波传播，以及视距传播等，以及天线辐射与接收的基本理论和主要特性参数，然后从通信工程应用的角度出发，介绍了各种类型天线的设计及应用的有关知识和技术，这些天线包括：对称天线、折合天线、单极天线、阵列天线、引向天线、电视发射天线、移动通信基站天线、喇叭天线、抛物面天线、卡塞格伦天线、各种类型的宽频带天线、智能天线、缝隙天线和微带天线等。
同时，还介绍了天线测试技术及天线的安装与调试技术。
（一）绪论（4学时：其中理论4学时）1、教学主要内容1．1 天线在无线通信系统中的作用1．2 天线的分类1．3无线电波的传播1.3.1电波传播的基本知识1.3.2视距传播1.3.3空间波传播1.3.4地面波传播1.3.5多经传播及衰落问题2、教学基本要求理解天线在无线通信系统中的作用；了解天线的分类以及电波传播的基本知识；掌握无线电波的传播方式：视距传播空间波传播地面波传播；了解电波在传播中会遇到的常见问题：多径传播及衰落问题3、教学重点和难点重点：三种电波的传播方式难点：多径传播及衰落的概念4、思考与练习章节思考与练习1，7，9题。
（二）天线辐射与接收的基本理论及主要特性参数（4学时：其中理论4学时）1、教学主要内容2.1 天线辐射的基本原理2.1.1 电基本振子的辐射2.1.2 磁基本振子的辐射2.2 发射天线的主要特性参数2.2.1 天线的方向特性及方向图2.2.2 天线的增益与天线的效率2.2.3 天线的阻抗特性2.2.4 天线的有效长度2.2.5 天线的极化特性2.2.6 天线的频带宽度2.3接收天线的基本原理2.3.1 天线接收无线电波的基本原理2.3.2 接收天线与发射天线的互易性2.3.3 接收天线的某些特殊要求2、教学基本要求理解天线辐射的基本原理，包括电基本振子的辐射，磁基本振子的辐射的基本构成和辐射原理；理解发射天线的主要特性参数，包括天线的方向特性及方向图，天线的增益与天线的效率，天线的阻抗特性，天线的有效长度，天线的极化特性，天线的频带宽度；了解接收天线的基本原理以及某些特殊要求。
3、教学重点和难点重点：天线的电参数的定义难点：天线作为接受端时，它的特点以及参数4、思考与练习章节思考与练习2，4题。
（三）对称天线、折合天线和单极天线（8学时：其中理论8学时）1、教学主要内容3.1 对称天线3.1.1 对称天线上的电流分布3.1.2 对称天线的辐射和方向特性3.1.3 对称天线的阻抗特性3.2 折合天线3.2.1 折合天线的阻抗特性3.2.2 折合天线的宽频带特性3.3 单极天线3.3.1 单极天线的方向特性与阻抗特性3.3.2 单极天线的极化特性与频带特性3.3.3 提高单极天线效率的方法3.4 对称天线的馈电技术3.4.1 同轴线馈电技术与平衡器馈电技术3.4.2 双线传输线馈电技术2、教学基本要求了解对称天线以及对称天线上的电流分布，天线的辐射和方向特性、阻抗特性；了解折合天线的结构，阻抗特性以及宽频带特性；了解单极天线的结构，方向特性与阻抗特性，以及提高单极天线效率的方法；理解对称天线的馈电技术，同轴线馈电技术与平衡器馈电技术和双线传输线馈电技术。
3、教学重点和难点重点：天线几个基本类型的结构功能以及相应的特性难点：天线上的电流分布，学习绘制天线的方向图4、思考与练习章节思考与练习3，6题。
（四）阵列天线（天线阵）（6学时：其中理论6学时）1、教学主要内容4.1 天线阵的作用及二元天线阵的方向性4.1.1 天线阵的作用4.1.2 二元阵的方向特性4.2 均匀直线天线阵的方向性4.2.1 方向图相乘原理4.2.2 天线阵的方向性分析4.2.3 排成一行的天线阵方向性4.2.4 排成一列的天线阵方向性4.3 平面天线阵的方向性4.4 地面对天线性能的影响4.4.1 无限大的理想导电平面对天线性能的影响4.4.2 实际地面对天线方向图的影响2、教学基本要求理解天线阵的作用及二元天线阵的方向性；掌握均匀直线天线阵的方向性——方向图相乘原理：排成一行的天线阵方向性、排成一列的天线阵方向性；了解平面天线阵的方向性；了解地面对天线性能的影响，实际地面对天线方向图的影响。
3、教学重点和难点重点：天线阵的作用以及方向性难点：阵列天线在提高天线方向性中的重要意义4、思考与练习章节思考与练习1，2题。
（五）常用线天线（8学时：其中理论8学时）1、教学主要内容5.1 引向天线和高增益引向天线——电视接收天线5.1.1 引向天线的组成结构5.1.2 引向天线的工作原理5.1.3 引向天线的设计方法与设计举例5.1.4 高增益引向天线5.1.5 天线与馈线的匹配连接技术5.2 电视发射天线5.2.1 电视发射天线的特点和要求5.2.2 旋转场天线5.2.3 电视发射天线5.3 移动通信基站天线5.3.1 基站天线的特点和要求5.3.2 基站高增益全向天线5.3.3 基站高增益定向天线（扇形波束天线）5.3.4 双频扇形波束天线5.4 智能天线5.4.1 智能天线技术的主要优点5.4.2 智能天线的工作原理5.4.3 智能天线的功率特性与抗干扰特性5.4.4 智能天线的功率方向图5.4.5 智能天线在第三代移动通信中的应用2、教学基本要求了解引向天线和高增益引向天线——电视接收天线，结构，工作原理，设计方法，掌握高增益引向天线的工作原理，以及天线与馈线的匹配连接技术；了解电视发射天线特点和要求；了解移动通信基站天线特点和要求，基站高增益全向天线，基站高增益定向天线；了解智能天线技术的主要优点，工作原理，功率特性与抗干扰特性，功率方向图；了解智能天线技术在第三代移动通信当中的应用。
3、教学重点和难点重点：引向天线的工作原理难点：第三代移动通信的相关知识4、思考与练习章节思考与练习1题。
（六）宽频带天线（8学时：其中理论8学时）1、教学主要内容6.1 宽频带天线的条件6.2 螺旋天线6.2.1 螺旋天线的辐射特性与极化特性6.2.2 螺旋天线的馈电方法6.3 对数周期天线6.3.1 对数周期天线的结构特点与工作原理6.3.2 对数偶极子天线的阻抗特性和方向特性6.3.3 对数周期天线的极化特性与宽频带特性6.3.4 对数周期天线的馈电方法6.4 宽频带天线的应用2、教学基本要求理解宽频带天线的条件；了解螺旋天线的辐射特性与极化特性，馈电方法；了解对数周期天线的结构特点与工作原理，阻抗特性和方向特性，极化特性与宽频带特性，馈电方法；了解宽频带天线的应用。
3、教学重点和难点重点：宽频带天线的条件难点：理解馈电的含义及方式4、思考与练习章节思考与练习1，2，4题。
（七）缝隙天线和微带天线（8学时：其中理论8学时）1、教学主要内容7.1 缝隙天线7.1.1 理想缝隙天线的辐射和方向特性7.1.2 波导缝隙天线的辐射和方向特性7.1.3 波导缝隙天线阵的方向特性和宽频带特性7.1.4 实用缝隙天线7.2 微带天线7.2.1 微带天线的结构及主要特点7.2.2 微带天线的辐射原理7.2.3 微带天线的方向特性7.2.4 实用微带天线2、教学基本要求理解理想缝隙天线的辐射和方向特性；掌握波导缝隙天线阵的方向特性和宽频带特性；了解微带天线的结构及主要特点，辐射原理，方向特性；3、教学重点和难点重点：理想缝隙天线的辐射和方向特性难点：三种天线的结构及辐射特点4、思考与练习章节思考与练习1，2，3，7题。
（八）常用面式天线（8学时：其中理论8学时）1、教学主要内容8.1 面天线辐射的基本原理8.1.1 面元的辐射8.1.2 平面口面的辐射8.1.3 矩形口面的辐射特性8.1.4 圆形口面的辐射特性8.2 喇叭天线8.2.1 喇叭天线的结构和特点8.2.2 喇叭天线的方向特性8.3 抛物面天线8.3.1 抛物面天线的工作原理8.3.2 抛物面天线的方向特性与增益8.3.3 抛物面天线的馈源（辐射器）8.3.4 馈源与反射面的相互影响及消除方法8.4 卡塞格伦天线8.4.1 卡塞格伦天线的组成与工作原理8.4.2 卡塞格伦天线的增益与主要优点8.4.3 改进型卡塞格伦天线2、教学基本要求理解面天线辐射的基本原理：平面口面的辐射、矩形口面的辐射特性、圆形口面的辐射特性；了解喇叭天线的结构和特点，方向特性；了解抛物面天线的工作原理，方向特性与增益，馈源与反射面的相互影响及消除方法；卡塞格伦天线的组成与工作原理，增益与主要优点。
3、教学重点和难点重点：常用面天线的基本原理难点：平面口面的辐射特性4、思考与练习章节思考与练习1，2题。
（九）天线测试技术（4学时：其中理论4学时）1、教学主要内容9.1 天线测试条件9.1.1 天线场区的划分9.1.2 最小测试距离9.1.3 测试场地9.2 方向图测试技术9.2.1 固定天线法9.2.2 旋转天线法9.3 增益测量技术9.3.1 用比较法测量天线增益9.3.2 用双天线法测量天线增益9.3.3 用镜像法测量天线增益9.4 常用测量仪器简介9.4.1 BIRD牌天馈测试仪9.4.2 AT-800型移动通信天线特性分析仪（美国）9.4.3 S330系列手持式天馈线测试仪（日本）2、教学基本要求理解天线测试条件，天线场区的划分，最小测试距离；了解方向图测试技术；了解增益测量技术，固定天线法，旋转天线法。
3、教学重点和难点重点：天线测试条件难点：方向图测试技4、思考与练习章节思考与练习1题。
（十）天线的安装与调试技术（2学时：其中理论2学时）1、教学主要内容10.1 电视接收天线的安装10.1.1 天线安装位置的选择10.1.2 天线安装高度的确定10.1.3 天线基础和竖杆的安装10.1.4 一般天线的安装与调试10.1.5 组合天线的安装与调试10.1.6 防雷的安全措施与防雷接地安装10.2 卫星地面接收天线的安装与调试技术10.2.1 站址的选择10.2.2 安装和调试10.2.3 天线极化匹配的调整10.2.4 避雷技术10.3 移动通信基站天线的安装与调试技术10.3.1 天线的安装10.3.2 天线参数的调整2、教学基本要求理解电视接收天线的安装，天线安装位置的选择，天线安装高度的确定，天线基础和竖杆的安装，一般天线的安装与调试，组合天线的安装与调试，防雷的安全措施与防雷接地安装；了解卫星地面接收天线的安装与调试技术；了解移动通信基站天线的安装与调试技术。