阵列天线理论与工程应用 [Antenna Array Theory and Engineering Applications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　在把握阵列天线理论体系的基础上，《阵列天线理论与工程应用》重点介绍经典的、实用的分析与综合方法，为了使理论与工程实际相结合，书中采用相关综合方法设计的实际阵列天线，包括实物照片或仿真模型、仿真结果和实测结果。共8章，主要内容包括：直线阵列及其分析、直线阵列的综合理论与方法、平面阵列及其分析、平面阵列的综合理论与方法、阵列天线的优化综合理论及方法、相控阵天线基础、阵列天线的稀疏技术理论与方法，以及大间距平面阵栅瓣抑制的理论和方法等。《阵列天线理论与工程应用》提供配套电子课件。
　　《阵列天线理论与工程应用》可作为高等学校通信专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可供相关领域科技工作者学习参考。

作者简介

　　王建，电子科技大学教授，1982年至今在电子科技大学任教，二十多年来，负责“天线原理与设计”、“阵列天线分析与综合”、“电磁场与微波技术前言专题”等课程。

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目录

目录
引言

第1章 直线阵列的分析
1.1 电流源的辐射场
1.2 直线阵列
1.2.1 并排振子直线阵
1.2.2 共轴振子直线阵
1.2.3 直线阵阵因子的简单导出方法
1.3 均匀直线阵的分析
1.3.1 主瓣最大值及最大指向
1.3.2 侧射阵、端射阵与扫描阵
1.3.3 可见区与非可见区
1.3.4 栅瓣及不出现栅瓣的条件
1.3.5 均匀侧射阵、扫描阵及端射阵的方向图
1.3.6 零点位置
1.3.7 主瓣零点宽度（BW）0
1.3.8 主瓣宽度（BW）h
1.3.9 副瓣位置和副瓣电平
1.3.1 0方向性系数D
1.3.1 1均匀直线阵方向性系数的另一种计算方法
1.3.1 2相关问题的补充
1.4 强方向性端射阵
1.4.1 汉森-伍德亚德条件
1.4.2 强方向性端射阵的方向性系数
1.4.3 强方向性端射阵的其他参数
1.5 用Z变换法分析阵列
1.5.1 Z变换与阵因子函数
1.5.2 Z变换法分析阵列
1.6 谢昆诺夫单位圆辅助分析阵列
1.6.1 谢昆诺夫单位圆
1.6.2 均匀侧射阵的分析
1.6.3 低副瓣阵列
1.6.4 赋形波束阵列
1.7 不均匀阵列的分析
1.7.1 不等间距阵列
1.7.2 不均匀相位递变阵列
1.8 单脉冲阵列
1.8.1 和、差方向图阵因子
1.8.2 和、差方向性系数
1.8.3 差方向图主瓣和副瓣最大值位置
1.8.4 单脉冲雷达天馈系统简图
1.8.5 实例分析

第2章 直线阵列的综合
2.1 道尔夫-切比雪夫综合法
2.1.1 用单位圆说明实现低副瓣阵列的概念
2.1.2 切比雪夫多项式
2.1.3 阵因子多项式
2.1.4 切比雪夫阵列的设计
2.1.5 单元间距的改变对切比雪夫阵列方向图的影响
2.1.6 切比雪夫阵列激励幅度分布的通用综合公式
2.1.7 副瓣电平对切比雪夫阵激励幅度、锥削效率和方向图的影响
2.1.8 切比雪夫阵列的波束宽度和方向性系数
2.1.9 利用切比雪夫函数的根来综合阵列
2.2 功率方向图和激励系数
2.2.1 功率方向图函数及其y多项式展开表示
2.2.2 由方向图零点展开功率方向图函数及阵列函数
2.2.3 用y多项式功率方向图函数表示的方向性系数
2.2.4 实例及分析
2.2.5 用功率方向图的y多项式综合等副瓣阵列
2.2.6 综合结果参数之间的几个关系式
2.2.7 副瓣阵列
2.3 傅里叶变换法
2.3.1 连续线源的综合
2.3.2 离散线阵的综合
2.4 伍德沃德-劳森抽样法
2.4.1 连续线源的综合
2.4.2 离散线阵的综合
2.5 泰勒综合法
2.5.1 线源的等副瓣理想空间因子
2.5.2 泰勒空间因子
2.5.3 线源的泰勒分布
2.5.4 泰勒阵列方向图的主瓣宽度和不出现栅瓣的最大间距
2.5.5 泰勒阵列的主要参数
2.5.6 泰勒综合法的步骤
2.5.7 副瓣电平对泰勒阵列激励幅度分布、锥削效率和方向图的影响
2.5.8 单元间距的改变对泰勒阵列方向图的影响
2.5.9 泰勒阵列的设计准则
2.5.10 泰勒综合法设计实例
2.5.11 泰勒阵列和切比雪夫阵列的比较
2.6 变形泰勒方向图的综合
2.6.1 变形泰勒空间因子
2.6.2 能产生变形泰勒方向图的连续线源电流分布
2.7 差方向图的贝利斯综合
2.7.1 贝利斯差方向图函数
2.7.2 线源的贝利斯分布
2.7.3 线源贝利斯分布的离散
2.7.4 贝利斯阵列的阵因子
2.7.5 贝利斯阵列差方向图的主瓣零点宽度及不出现栅瓣的最大间距
2.7.6 单元间距d的改变对贝利斯阵列方向图的影响
2.7.7 不同副瓣电平的贝利斯阵列激励幅度和方向图
2.8 Villeneuve阵列综合法
2.8.1 用方向图零点表示切比雪夫阵列的阵因子
2.8.2 Villeneuve方向图函数的构造
2.8.3 离散直线阵奇数阵列的综合公式
2.8.4 离散直线阵偶数阵列的综合公式
2.8.5 采用Villeneuve阵列综合实例
2.9 同时实现和、差方向图的直线阵列
2.9.1 采用一种对称激励分布的单脉冲阵列
2.9.2 同时采用两种激励分布的单脉冲阵列

第3章 平面阵列的分析
3.1 平面阵列的基本形式
3.1.1 常规平面阵形式
3.1.2 非常规平面阵形式
3.2 矩形栅格矩形平面阵列的阵因子
3.2.1 平面阵坐标及参数
3.2.2 阵因子方向图函数
3.2.3 平面阵波束指向
3.3 带反射板的对称振子平面阵
3.3.1 对称振子平面阵结构及坐标系
3.3.2 平面阵中第mn个单元及其镜像的辐射场
3.3.3 平面阵的总辐射场
3.3.4 E面和H面方向图函数
3.3.5 对称振子均匀平面阵
3.4 平面阵的栅瓣及其抑制条件
3.4.1 复T平面
3.4.2 主瓣和栅瓣在复T平面中的位置关系
3.4.3 抑制栅瓣在实空间出现的条件
3.5 平面阵波束宽度和方向性系数
3.5.1 3dB轮廓线方程
3.5.2 半功率波瓣宽度
3.5.3 平面阵方向性系数D
3.6 平面阵的和、差方向图
3.6.1 从左到右顺序排列单元的情况
3.6.2 以阵列中心点为对称排列单元的情况
3.7 可分离型矩形栅格矩形平面阵的分析与设计实例
3.7.1 平面阵的综合设计
3.7.2 平面阵的三维方向图绘制
3.7.3 几个典型的可分离型矩形平面阵的分析
3.8 三角形栅格平面阵
3.8.1 三角形栅格矩形边界平面阵的阵因子
3.8.2 三角形栅格矩形平面阵的栅瓣及抑制
3.8.3 三角形栅格矩形平面阵的分析
3.9 几种典型边界平面阵的分析
3.9.1 阵列天线普遍适用的分析表达式
3.9.2 适合于分析特定边界平面阵的阵因子
3.9.3 圆形、椭圆形和八边形边界平面阵的分析实例
3.10圆环阵列的分析
3.10.1 圆环阵阵因子
3.10.2 圆环阵的方向性系数
3.10.3 考虑单元方向图的圆环阵

第4章 平面阵列的综合
4.1 各剖面均为等副瓣的切比雪夫平面阵综合
4.1.1 阵因子
4.1.2 综合方法
4.1.3 主瓣宽度和方向性系数
4.1.4 实例
4.2 圆口径泰勒综合
4.2.1 圆口径泰勒空间因子
4.2.2 圆口径泰勒分布
4.2.3 圆口径泰勒分布的口径效率v
4.2.4 圆口径泰勒平面阵
4.3 椭圆口径泰勒综合
4.3.1 把椭圆转化为圆的坐标变换
4.3.2 椭圆口径综合实例
4.4 圆口径贝利斯综合
4.4.1 圆口径贝利斯空间因子
4.4.2 圆口径贝利斯分布
4.4.3 圆口径贝利斯平面阵
4.5 圆口径平面阵列和、差方向图的同时实现

第5章 阵列天线的优化综合
5.1 直线阵方向性系数的最优化
5.1.1 直线阵方向图函数的矩阵表示
5.1.2 方向性系数D的矩阵表示
5.1.3 方向性系数D的最优化方法
5.1.4 直线侧射阵方向性系数的最优化
5.1.5 直线端射阵方向性系数的最优化
5.2 圆环阵方向性系数的最优化
5.2.1 圆环阵侧射方向性系数的最优化
5.2.2 圆环阵端射方向性系数的最优化
5.2.3 短偶极子为圆环阵单元的方向性系数的最优化
5.3 赋形方向图的优化综合――变尺度算法
5.3.1 赋形波束的优化综合原理
5.3.2 赋形波束的优化综合实例
5.4 赋形方向图的优化综合――Orchard-Elliott法
5.4.1 用复根表示的直线阵阵因子功率方向图函数
5.4.2 综合方法理论
5.4.3 用多项式函数展开来表示期望的赋形波束函数F0（u）
5.4.4 方法的改进
5.4.5 实例
5.4.6 赋形方向图的变尺算法与Orchard-Elliott方法的比较

第6章 相控阵天线原理
6.1 相控阵扫描原理
6.1.1 一维相控扫描阵列
6.1.2 二维相控扫描阵列
6.2 阵列天线单元互耦及分析方法
6.2.1 阻抗法
6.2.2 散射法
6.2.3 有源单元方向图
6.2.4 小阵分析法
6.3 相控阵的辐射单元
6.3.1 电流（线）天线单元
6.3.2 口径天线单元
6.3.3 微带贴片天线单元
6.4 相控阵的馈电方式
6.4.1 强制馈电方式
6.4.2 空间馈电方式
6.5 相控阵天线近场测量
6.5.1 平面近场测试系统简介
6.5.2 近场测量精度
6.5.3 相控阵天线近场测量方法

第7章 密度加权稀疏阵列
7.1 密度加权阵列特点
7.2 独立采样概率密度稀疏法
7.3 相关采样概率密度稀疏法
7.4 多阶密度加权法
7.4.1 幅度量化方法一
7.4.2 幅度量化方法二
7.5 密度加权阵性能数值模拟分析

第8章 大间距阵列栅瓣抑制
8.1 概述
8.2 大间距阵列采用的高效单元
8.2.1 孤立的单元天线
8.2.2 小阵中的单元天线
8.3 子阵级非周期结构阵列的分析模型
8.3.1 阵列中某个单元的远区辐射场
8.3.2 阵列总辐射场
8.3.3 子阵级周期结构矩形阵的分析
8.4 子阵级非周期结构阵列栅瓣抑制的随机分布法
8.5 子阵级非周期结构阵列栅瓣抑制的优化方法
8.6 子阵级非周期结构八角阵列的栅瓣抑制
8.7 子阵级旋转变形八角阵
8.7.1 旋转角度的确定
8.7.2 子阵级随机旋转角度的非周期结构八角阵
8.7.3 子阵级定角度旋转的非周期结构八角阵
8.8 环栅阵的分析
8.8.1 典型的弧形环栅阵
8.8.2 子阵为梯形的环栅阵
8.9 结论

第9章 阵列天线的工程设计
9.1 询问机天线设计
9.1.1 某询问机天线的技术指标
9.1.2 阵列的理论分析与综合
9.1.3 阵列单元的选择与仿真设计
9.1.4 和差馈电网络的仿真设计
9.1.5 单元天线阵与和差馈电网络的整体仿真及天线实物实测结果
9.2 矩形波导窄边缝隙行波线阵天线设计
9.2.1 某X波段窄边缝隙行波线阵天线的技术指标
9.2.2 阵列设计
9.2.3 矩形波导窄边缝隙阵的交叉极化及其抑制
9.2.4 缝隙等效并联电导与其激励幅度的关系
9.2.5 输入驻波及其与单元间距的关系
9.2.6 矩形波导窄边缝隙阵各单元倾角及切割深度
9.2.7 矩形波导窄边缝隙阵天线建模仿真及实物测试结果
9.3 赋形波束阵列天线设计
9.3.1 方位台平面阵的技术指标
9.3.2 平面阵的分析与设计
参考文献

前言/序言

《电磁波传播基础与导航系统设计》 本书旨在深入剖析电磁波传播的基本原理，并在此基础上，构建一套面向现代导航系统的设计理念与工程实践方法。我们将从麦克斯韦方程组出发，详细阐述电磁波的产生、传播特性、损耗机制以及在不同介质中的行为。 第一部分：电磁波传播的理论基石 电磁场理论回顾与进阶： 本章将系统性地回顾静态和动态电磁场的概念，重点在于理解时变电场与磁场之间的相互激发关系，为电磁波的形成奠定理论基础。我们将深入探讨矢势与标势的引入，以及它们如何简化求解复杂的电磁场问题。 电磁波的产生与传播方程： 详细推导并解释亥姆霍兹方程，这是分析驻波和传播波的关键。我们将探讨平面波、柱面波和球面波等不同类型的电磁波，分析它们的传播方向、相位和振幅特性。 电磁波在介质中的传播： 深入研究电磁波在真空、理想介质、损耗介质（如导体和电介质）中的传播现象。我们将分析介电常数、磁导率、电导率等材料参数对电磁波传播速度、衰减率和阻抗的影响。反射、折射和衍射等基本现象将被详细解析，并通过惠更斯原理等工具加以说明。 导行波理论： 重点讲解波导的传播机理，包括同轴线、矩形波导和微带线等。分析不同模式（TE、TM、TEM）的传播条件、截止频率和色散特性。理解波导如何引导电磁波高效传输，并分析其在射频和微波电路中的作用。 电磁波的辐射与接收： 介绍基本辐射源，如点电荷、电流元和偶极子。分析其辐射方向图、增益和效率。讲解天线接收电磁波的物理过程，以及互易定理在辐射和接收分析中的应用。 第二部分：现代导航系统的核心原理 导航系统概述与分类： 介绍各类导航系统的基本概念，包括天文导航、陆标导航、惯性导航、卫星导航（GNSS）以及新兴的室内导航技术。分析不同导航系统的优缺点、精度、覆盖范围和应用场景。 卫星导航系统（GNSS）工作原理： 详细解析GPS、GLONASS、Galileo、北斗等主流GNSS系统的星座布局、信号结构、测距原理（伪距、载波相位）和定位解算方法。重点阐述多普勒效应在测速和高精度定位中的作用。 信号传播误差与校正技术： 分析电磁波在GNSS信号传播过程中遇到的各种误差源，如对流层延迟、电离层延迟、多径效应、接收机噪声和时钟误差。讲解差分技术（DGPS）、实时动态差分（RTK）以及精密单点定位（PPP）等提高定位精度的关键技术。 惯性导航系统（INS）原理与融合： 介绍陀螺仪和加速度计的工作原理，以及它们如何测量载体的角速度和线加速度。阐述惯性导航方程的推导和递推过程。重点讲解惯性导航与GNSS的数据融合方法，如卡尔曼滤波，以克服单一系统的不足，实现更稳定、连续的导航输出。 其他导航技术与发展趋势： 探讨无线电导航（如VOR、DME）、激光雷达（LiDAR）导航、视觉导航以及基于蓝牙、Wi-Fi的室内定位技术。分析它们的适用性以及在未来组合导航系统中的作用。 第三部分：导航系统工程设计与应用 导航系统需求分析与链路预算： 明确导航系统的性能指标（如精度、更新率、可靠性）和应用需求。进行详细的链路预算分析，估算信号在传输路径上的衰减，确保接收信号强度满足系统要求。 接收机设计与信号处理： 介绍GNSS接收机前端的设计，包括低噪声放大器（LNA）、滤波器等。深入讲解数字信号处理（DSP）在接收机中的核心作用，包括捕获、跟踪、解调以及伪距和载波相位的测量。 导航算法实现与优化： 讨论定位算法、航迹平滑算法、姿态估计算法等关键导航算法的实现细节。分析算法的计算复杂度，并探讨如何通过数值优化和滤波技术提高算法的鲁棒性和实时性。 导航系统集成与测试： 讲解不同导航单元（如GNSS模块、INS传感器）的接口设计与集成。详细阐述系统级的测试方法，包括静态测试、动态测试和环境测试，以验证系统的整体性能和可靠性。 典型导航应用场景分析： 结合实际案例，分析导航系统在航空、航海、汽车、无人机、机器人以及物联网等领域的具体应用，探讨不同应用对导航系统提出的特殊挑战和解决方案。 本书旨在为从事电磁场理论、信号处理、通信工程以及导航与控制领域的学生、研究人员和工程师提供一个系统、深入的学习平台，帮助读者深刻理解电磁波传播的奥秘，并将其应用于构建高性能、高可靠性的现代导航系统。