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天线与电波传播 
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本书系统介绍了天线与电波传播的基础知识、基本理论、基本分析方法以及实际工程中常用天线的结构和性能、天线新技术和新型天线。全书共13章，内容包括绪论、电磁场理论基础、传输线理论、微波传输线、天线理论基础、对称振子与阵列天线、常用线天线、面天线理论和常用面天线、新型天线、电波传播、地面波传播、天波传播、视距传播等。
本书结合了作者多年来的教学和科研经验，编排力求自成体系，将原电磁场与电磁波、微波技术与天线课程内容进行精选、整合，新增了智能天线、超材料天线、等离子天线等内容，拓展了天线与电波传播在实际工程中的应用以及近年来的天线新技术，具有一定的深度和广度，各部分之间具有相对的独立性。为了切实帮助读者掌握和理解所学内容，提高分析问题和解决问题的能力，书中每章章末均附有习题。
本书可作为电子与通信类专业本科高年级学生的教学用书，也可作为研究生的学习参考书以及从事天线开发和研究工作的工程技术人员的自学参考书。
天线与电波传播同雷达、通信、导航等密切相关，实际应用相当广泛，在军事和国民经济建设中的重要性与日俱增，不可或缺。
“天线与电波传播”是电子与通信类专业本科生必修的一门专业基础课，课程涵盖的内容是电子与通信类专业本科学生所应具备知识结构的重要组成部分。根据高等院校课程体系改革的需要，有些院校将原来电子信息类本科生专业基础课“电磁场与电磁波”（50学时）、“微波技术与天线”（60学时）整合为一门课程“天线与电波传播”（50学时）。为适应这一变化，本书在编写时本着“厚基础、重应用”的指导思想，力求系统完整，自成体系。全书以介绍基础知识、基本理论、基本分析方法和工程设计为主，以理论推导为辅，将原电磁场与电磁波、微波技术与天线课程内容进行精选、整合，新增了智能天线、超材料天线、等离子天线等内容，拓展了天线与电波传播在实际工程中的应用，增加了近年来新的天线技术介绍，具有一定的深度和广度，力求使学生在较短时间内掌握电磁场与电磁波、微波技术、天线与电波传播的基础理论、基本知识以及分析和求解问题的基本方法，培养学生用“场”和“路”的理论分析问题和解决问题的能力，为今后学习其他后续课程或从事天线与电波传播方面的研究和工程设计工作打下良好的基础。
本书由空军工程大学信息与导航学院曹祥玉、高军教授担任主编，刘涛副教授、李思佳副教授、杨欢欢讲师、李桐讲师参与编写，且刘涛参与完成了本书的编写计划制定、审定和统稿。全书共13章。第0章为绪论；第1章为电磁场理论基础，从麦克斯韦方程出发，介绍了电磁场与波产生和传播的基础理论；第2章、第3章从微波传输线方程出发，介绍了微波传输线的基本理论和工程中常用的矩形波导、圆波导、同轴线、带状线和微带；第4章至第7章为天线基本理论以及常用天线介绍，包括天线理论基础、对称振子与阵列天线、常用线天线、面天线理论和常用面天线等内容，阐述了天线的基础知识，介绍了各种常用天线的结构、工作原理、性能参数及工程应用；第8章重点介绍与工程应用密切相关的天线新技术、新方法以及各种实用新型天线，如超材料天线、智能天线及等离子天线；第9章至第12章为电波传播理论，概述了电波传播的基本理论，包括地面波、天波、视距传播的过程、规律和场强的计算方法。此外，为了指出学习要点，总结精华，启发深入思考，培养学生的自主学习和创新能力，本书自第1章起，每章前后均附有提要和总结，且
每章中均有典型例题讲解及大量习题，希望通过剖析例题来帮助学生加深理解，经过习题练习自测来帮助学生巩固所学知识，提高其分析问题和解决问题的能力。本书是为信息工程类专业本科生编写的教学用书，教学参考学时为50学时。
本书在编写过程中，得到了空军工程大学信息与导航学院各级领导和同志的支持与帮助，在此表示衷心的感谢。
同时，本书在编写过程中还参阅和引用了相关优秀教材，在此对这些教材的作者致以诚挚的谢意。
感谢西安电子科技大学出版社为本书的出版提供的帮助。
由于编写时间较仓促，加上编者水平有限，书中难免有疏漏和不当之处，殷切希望读者批评指正。
第0章 绪论 1
第1章 电磁场理论基础 3
1.1 麦克斯韦方程组 3
1.1.1 高斯定理 3
1.1.2 法拉第电磁感应定理 4
1.1.3 全安培环路定理 5
1.1.4 麦克斯韦方程组的一般形式 6
1.1.5 媒质本构关系 8
1.1.6 麦克斯韦方程组的复数形式 8
1.2 边界条件 9
1.2.1 场矢量D和B的法向分量的边界条件 9
1.2.2 场矢量E和H的切向分量的边界条件 9
1.3 电磁能量——坡印廷定理 12
1.3.1 坡印廷定理的一般形式 12
1.3.2 坡印廷定理的复数形式 13
1.4 波动方程 14
1.4.1 电磁场的波动性 14
1.4.2 电磁场的位 15
1.4.3 达朗贝尔方程 15
1.4.4 亥姆霍兹方程 16
1.5 理想介质中的均匀平面电磁波 17
1.5.1 电磁波的基本类型 17
1.5.2 波动方程的均匀平面波解 17
1.5.3 均匀平面波在理想介质中的传播特性 18
1.6 导电媒质中的均匀平面电磁波 20
1.6.1 导电媒质中的平面波解 20
1.6.2 均匀平面波在导电媒质中的传播特性 21
1.7 均匀平面波的极化特性 23
1.7.1 电场矢量端点描绘的轨迹 24
1.7.2 电磁波极化的分类 24
1.8 均匀平面波在介质分界面上的反射和折射 26
1.8.1 均匀平面波对介质的垂直入射 26
1.8.2 均匀平面波对介质的斜入射 29
1.8.3 全反射与表面波 32
1.9 均匀平面波在导电媒质分界面上的反射和折射 33
1.9.1 均匀平面波在导电媒质上的反射和折射 33
1.9.2 合成场和透射场 34
本章小结 35
习题 35
第2章 传输线理论 39
2.1 引言 39
2.1.1 传输线的概念 39
2.1.2 传输线的种类 40
2.2 长线的概念 41
2.2.1 长线的定义 41
2.2.2 分布参数的概念 41
2.3 传输线方程及其解 42
2.3.1 传输线等效电路 42
2.3.2 传输线方程 43
2.3.3 均匀无耗传输线方程的解 43
2.4 传输线的特性参量 45
2.4.1 相波长和相移常数 45
2.4.2 特性阻抗 45
2.4.3 相速度 46
2.4.4 输入阻抗 46
2.4.5 反射系数Γ 47
2.4.6 驻波比和行波系数 48
2.5 均匀无耗传输线的工作状态 50
2.5.1 行波状态(无反射情况) 50
2.5.2 驻波状态(全反射情况) 50
2.5.3 行驻波状态 54
2.6 传输线的阻抗匹配 57
2.6.1 阻抗匹配的概念 57
2.6.2 阻抗匹配的方法 58
本章小结 59
习题 60
第3章 微波传输线 63
3.1 引言 63
3.2 矩形波导 63
3.2.1 矩形波导中的导模及其场分量 64
3.2.2 矩形波导中模的场结构 67
3.2.3 矩形波导的管壁电流 71
3.2.4 矩形波导的传输特性 72
3.3 圆波导 78
3.3.1 圆波导中的模 78
3.3.2 圆波导中模的传输特性 80
3.3.3 圆波导中三个主要模及其应用 80
3.4 同轴线 84
3.4.1 同轴线的主模——TEM模 84
3.4.2 主模TEM模的传输特性 85
3.5 微带线 86
3.5.1 带状线 86
3.5.2 微带 88
本章小结 91
习题 91
第4章 天线理论基础 93
4.1 概述 93
4.1.1 天线的主要功能 93
4.1.2 天线的辐射机理 94
4.1.3 天线的分类 97
4.2 天线的基本辐射单元 99
4.2.1 电基本振子 99
4.2.2 磁基本振子 103
4.2.3 缝隙基本振子 107
4.3 天线的基本电参数 109
4.3.1 方向图函数及方向图 109
4.3.2 主瓣宽度、副瓣电平与前后比 112
4.3.3 方向性系数、效率和增益 113
4.3.4 天线的输入阻抗 117
4.3.5 天线的极化 117
4.3.6 天线的带宽 119
4.3.7 天线的有效长度 120
4.4 互易定理与接收天线的电参数 121
4.4.1 互易定理 121
4.4.2 接收天线的等效电路和最大接收功率 122
4.4.3 有效面积Ae（θ, φ） 123
4.4.4 等效噪声温度 124
本章小结 125
习题 126
第5章 对称振子与阵列天线 129
5.1 对称振子天线 129
5.1.1 对称振子上的电流分布 130
5.1.2 对称振子的远区辐射场和方向图 130
5.1.3 对称振子的主要特性参量及辐射场的统一表达式 133
5.2 天线阵 137
5.2.1 二元天线阵 137
5.2.2 N元均匀直线式天线阵 141
5.2.3 方向图的乘积定理及其应用 151
5.3 地面对天线方向图的影响 160
5.3.1 镜像法 161
5.3.2 理想导电地面上的垂直对称振子 162
5.3.3 理想导电地面上的水平对称振子 163
本章小结 164
习题 165
第6章 常用线天线 167
6.1 水平对称天线(短波通信天线) 167
6.1.1 双极天线 167
6.1.2 笼形天线 172
6.1.3 折合振子天线 174
6.2 直立天线 176
6.2.1 直立架设天线 176
6.2.2 直立天线性能的改善 177
6.2.3 常见的几种垂直天线 178
6.3 环天线 181
6.4 行波天线 183
6.4.1 菱形天线 183
6.4.2 八木天线（YAGIUDA Antenna） 189
6.4.3 对数周期天线 195
6.4.4 螺旋天线（Helical Antenna or Helix Antenna） 202
本章小结 207
习题 207
第7章 面天线理论和常用面天线 210
7.1 面天线理论 210
7.2 惠更斯-菲涅尔原理 211
7.3 等效原理和面元的辐射场 212
7.3.1 等效原理 212
7.3.2 惠更斯源的场 212
7.4 平面口径辐射场的特性 214
7.4.1 矩形同相口径的辐射场 214
7.4.2 圆形同相口径的辐射场 219
7.4.3 口径场相位分布对方向图的影响 221
7.5 喇叭天线 224
7.5.1 喇叭天线的结构及分类 224
7.5.2 喇叭天线的口面场分布 225
7.5.3 喇叭天线的方向性 228
7.5.4 喇叭天线的设计 230
7.6 反射面天线 233
7.6.1 旋转抛物面天线 234
7.6.2 卡赛格伦天线 239
7.6.3 赋形抛物面天线 241
本章小结 243
习题 243
第8章 新型天线 245
8.1 超材料天线 245
8.1.1 超材料的概念 245
8.1.2 超材料天线的类型 246
8.2 智能天线 252
8.2.1 智能天线的基本概念 253
8.2.2 智能天线的工作原理 253
8.2.3 智能天线的分类 254
8.2.4 智能天线的基本用途 255
8.3 等离子天线 256
8.3.1 等离子天线简介 256
8.3.2 等离子天线的基本理论 257
本章小结 258
习题 258
第9章 电波传播 259
9.1 引言 259
9.2 几种主要的电波传播方式 260
9.2.1 地面波传播 260
9.2.2 天波传播 260
9.2.3 视距波传播 260
9.2.4 散射波传播 261
9.2.5 波导电波传播 261
9.3 无线电波在自由空间内的传播 262
9.3.1 自由空间传播的场强及接收功率 262
9.3.2 自由空间的基本传播损耗L0 263
9.3.3 实际电道的传播损耗L和基本传播损耗LW 263
本章小结 264
习题 265
第10章 地面波传播 266
10.1 地球表面的电特性 266
10.2 地面波的传播特性 268
10.2.1 波前倾斜现象 268
10.2.2 地面波传播的场分量 268
10.2.3 地面波的传播特性 269
10.3 地面波场强的计算 270
10.4 不均匀性对地面波传播的影响 274
10.5 地下和水下传播 276
本章小结 279
习题 280
第11章 天波传播 281
11.1 电离层概况 281
11.1.1 电离层的形成、结构与变化 281
11.1.2 电离层的变化规律 283
11.1.3 电离层的等效电参数 285
11.2 电波在电离层中的传播 286
11.2.1 电波在电离层中的折射 与反射 287
11.2.2 电波在电离层中的吸收 289
11.3 短波的天波传播 290
11.3.1 传输模式 290
11.3.2 衰落现象 291
11.3.3 短波传播中的静区 292
11.3.4 短波天波通信工作频率的选择与确定 293
11.4 中波的天波传播 296
11.5 长波的天波传播 297
本章小结 297
习题 298
第12章 视距传播 299
12.1 视线距离与亮区场的计算 299
12.1.1 视线距离 299
12.1.2 地面上亮区场的计算 300
12.2 地形起伏对微波传播的影响 307
12.2.1 雷利准则 307
12.2.2 地面不平的影响和菲涅尔区的概念 308
12.2.3 山脊的影响及传播余隙 309
12.3 低空大气层对微波传播的影响 310
12.3.1 对流层和大气折射 311
12.3.2 大气电波的衰减 314
本章小结 314
习题 315
附录 316
附录A 常用材料的特性 316
附录B 国产矩形波导管参数表 316
附录C 常用同轴射频电缆的特性参数 319
参考文献 320
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