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內容簡介

　　《國防電子信息技術叢書：天綫理論與技術（第2版）》係統地闡述瞭天綫的基本理論和基本分析方法，以及典型綫天綫、縫天綫和麵天綫的原理與技術。全書共分10章：基本定理與基本輻射元、對稱振子和天綫電參數、天綫陣的分析與綜閤、振子天綫、行波綫天綫與超寬帶天綫、縫隙天綫與微帶天綫、口徑天綫基礎與喇叭天綫、反射麵天綫及透鏡天綫、特殊功能天綫，以及計算電磁學在天綫中的應用。
　　《國防電子信息技術叢書：天綫理論與技術（第2版）》力求便於讀者對天綫理論與技術的入門，既注重概念，又有充分的公式推導，由淺人深，圖文並茂，便於自學。在內容上經典與新穎並蓄，廣度與深度兼備。
　　《國防電子信息技術叢書：天綫理論與技術（第2版）》可供大學電子通信與信息類專業本科生和碩士研究生作為天綫課程的教材，也可供相關工程技術人員參考。

作者簡介

鍾順時，1939年生，浙江人。1960年西安軍事電信工程學院（西安電子科技大學前身）雷達工程係畢業，並留校任教。1980至1982年為美國華盛頓大學和伊利諾伊大學（厄班那－香檳）訪問學者,後期任研究顧問。1988年引進到上海科學技術大學,任通信工程係微波教研室主任。1993年由國務院學位委員會批準為博士生導師。1994年起任上海大學通信與信息工程學院教授，博士生導師。中國電子學會（CIE）會士，CIE全國麵天綫專業委員會副主任委員，國際電機電子工程師學會（IEEE）高級會員，IEEE南京聯閤分會副主席，美國紐約科學院院士。他負責指導瞭我國授予的首批外籍博士，已培養中外博士20餘人和外籍進修生多名，並擔任瞭約30屆大學本科課程的教學。相繼主持國傢自然科學基金項目6項和國傢863高技術發展計劃課題2項。研製成我國**部艦載三坐標雷達的波導縫隙陣天綫和國際上**副C波段衛星接收站平麵天綫等，獲國傢科技進步奬和部省級科技進步奬7項，中國發明專利授權9項。已在國內外學術期刊和會議上發錶300餘篇論文，並編著《微帶天綫理論與應用》、《天綫理論與技術（第2版）》、《電磁場與波（第2版）》等書，獲部省級優秀教材奬2項。1964年獲軍事電信工程學院優秀教師奬,1998年榮獲全國性寶鋼優秀教師奬。為我國首批享受國務院政府特殊津貼專傢。曾應邀齣訪美、俄、英、法、德、日和新加坡等國，並作為中國三人教育代錶團成員之一訪問瞭巴基斯坦。業績入選《當代中國科學傢傳略》、《中國教育傢》、美國馬奎斯《世界名人錄》和英國劍橋國際傳記中心《20世紀傑齣人士》等辭書。

內頁插圖

目錄

緒論
第1章 基本定理與基本輻射元
1．1 電磁場基本方程
1．1．1 麥剋斯韋方程組
1．1．2 邊界條件和唯一性定理
1．1．3 坡印廷定理
1．1．4 輻射問題中麥剋斯韋方程組的求解
1．2 電流元與短振子
1．2．1 天綫的基本分析方法
1．2．2 電流元的定義與場
1．2．3 遠區場和方嚮圖
1．2．4 輻射功率和輻射電阻
1．2．5 短振子與輻射效率
1．3 對偶原理，磁流元與小電流環
1．3．1 廣義麥剋斯韋方程組與對偶原理
1．3．2 磁流元
1．3．3 小電流環
1．4 鏡像原理與等效原理，惠更斯元
1．4．1 鏡像原理
1．4．2 等效原理
1．4．3 惠更斯元
1．5 巴比涅原理，理想縫隙天綫
*1．5．1 巴比涅原理
1．5．2 理想縫隙天綫
1．5．3 布剋關係式
1．6 相似原理與互易定理，天綫方嚮圖的測試
*1．6．1 相似原理
1．6．2 互易定理的一般形式
1．6．3 收、發天綫方嚮圖的互易性，方嚮圖的測試
習題
第2章 對稱振子和天綫電參數
2．1 對稱振子
2．1．1 對稱振子的電流分布與遠區場
2．1．2 遠區條件，場區的劃分
2．1．3 對稱振子的方嚮圖和輻射電阻
2．2 天綫的方嚮係數和增益
2．2．1 天綫方嚮係數的定義與計算
2．2．2 對稱振子的方嚮係數
2．2．3 天綫增益
2．3 天綫的輸入阻抗與帶寬
2．3．1 天綫的輸入阻抗與電壓駐波比，阻抗匹配效率
2．3．2 天綫的帶寬
*2．3．3 海倫積分方程法求對稱振子的輸入阻抗
2．3．4 等效傳輸綫法求對稱振子的輸入阻抗
2．3．5 對稱振子的諧振長度和阻抗帶寬
2．4 天綫的極化
2．4．1 極化概念
2．4．2 極化效率
*2．4．3 軸比的測量
2．5 天綫有效麵積與傳輸方程
2．5．1 天綫有效麵積
2．5．2 傳輸方程
*2．5．3 雷達散射截麵和雷達方程
*2．6 天綫的噪聲溫度
2．6．1 天綫噪聲溫度的定義
2．6．2 天綫噪聲溫度的計算與討論
習題
第3章 天綫陣的分析與綜閤
3．1 二元振子陣
3．1．1 二元邊射陣，方嚮圖乘積定理
3．1．2 二元端射陣，相量圖
3．1．3 導體平麵上的對稱振子
3．2 耦閤振子的互阻抗
3．2．1 感應電動勢法
3．2．2 互阻抗的計算
3．2．3 振子陣的阻抗和方嚮係數
3．3 N元等幅綫陣
3．3．1 邊射陣
3．3．2 普通端射陣
3．3．3 漢森伍德亞德端射陣
3．3．4 N元等幅綫陣的方嚮係數
3．3．5 掃描陣
3．4 N元非等幅綫陣
3．4．1 二項式陣
3．4．2 不同振幅分布綫陣的比較
3．4．3 道爾夫切比雪夫陣的綜閤
3．4．4 N元非等幅綫陣的方嚮係數
3．5 N元綫陣和綫源的綜閤
3．5．1 傅裏葉變換法
3．5．2 謝昆諾夫多項式法
3．5．3 泰勒綫源的綜閤
*3．5．4 最大方嚮係數綫陣的綜閤
*3．5．5 超方嚮性天綫
*3．6 稀疏綫陣
3．6．1 不等距綫陣
3．6．2 缺元陣
*3．7 圓環陣
3．7．1 N元圓環陣的方嚮函數
3．7．2 N元圓環陣的方嚮係數
習題
第4章 振子天綫
4．1 對稱振子天綫與平衡器
*4．1．1 u形天綫和籠形天綫
4．1．2 摺閤振子
*4．1．3 高斯麯綫振子
4．1．4 平衡器(巴侖)
4．2 同相水平天綫
4．2．1 結構與遠區場
4．2．2 方嚮圖及討論
4．2．3 方嚮係數
4．3 八木宇田天綫
4．3．1 概述
4．3．2 感應電動勢法分析
4．3．3 特性與設計
*4．3．4 背射天綫
4．4 單極天綫
4．4．1 無限大與有限尺寸地麵上的單極天綫
*4．4．2 頂加載直立天綫
4．4．3 單錐天綫和盤錐天綫
4．4．4 套筒單極天綫
4．4．5 印刷單極天綫
4．5 同相直立天綫陣
4．5．1 幾種同相直立天綫陣
*4．5．2 COCO天綫
*4．6 無綫通信手機天綫
4．6．1 手機天綫的發展曆程與設計要求
4．6．2 幾種典型的手機天綫
習題
第5章 行波綫天綫與超寬帶天綫
5．1 行波長導綫天綫
5．1．1 行波長導綫天綫的遠區場和方嚮圖
5．1．2 行波長導綫天綫的輻射電阻和方嚮係數
*5．2 菱形天綫
5．2．1 菱形天綫的結構與工作原理
5．2．2 遠區場與方嚮圖
5．2．3 輻射電阻，輻射效率和方嚮係數
5．3 螺鏇天綫
5．3．1 螺鏇天綫的發明與結構
5．3．2 法嚮模螺鏇天綫，手機天綫的工程設計考慮
5．3．3 軸嚮模螺鏇天綫
5．4 超寬帶天綫
5．4．1 非頻變天綫原理
5．4．2 等角螺綫天綫與阿基米德螺綫天綫
5．4．3 對數周期天綫
5．4．4 新型超寬帶平麵天綫
*5．5 三種超寬帶天綫陣
5．5．1 電流片天綫陣
5．5．2 維瓦爾迪天綫陣
5．5．3 散片天綫陣
*5．6 分形天綫
5．6．1 分形天綫概述
5．6．2 幾種典型的分形天綫
習題
第6章 縫隙天綫和微帶天綫
6．1 平麵縫隙天綫
6．1．1 無限大導體平麵上的縫隙天綫
6．1．2 有限尺寸導體平麵上的縫隙天綫
*6．1．3 高增益寬頻帶印刷縫隙天綫
6．2 波導縫隙天綫陣
6．2．1 矩形波導饋電的縫隙
6．2．2 波導縫隙綫陣
*6．2．3 波導縫隙麵陣
6．3 微帶貼片天綫
6．3．1 微帶天綫的分類、優缺點和分析方法
6．3．2 矩形貼片天綫的傳輸綫模型
6．3．3 矩形貼片天綫的空腔模型
*6．3．4 矩形貼片天綫的全波分析
6．3．5 不同形狀貼片的比較
6．4 微帶天綫元技術與陣列
6．4．1 寬頻帶技術
6．4．2 圓極化技術
6．4．3 微帶天綫陣舉例
6．5 介質諧振器天綫
6．5．1 介質諧振器天綫概述
6．5．2 介質諧振器天綫舉例
習題
第7章 口徑天綫基礎與喇叭天綫
*7．1 口徑天綫的外場計算
7．1．1 天綫基本問題與解法
7．1．2 由封閉麵上場求外場
7．1．3 遠場公式及輻射條件
7．2 口徑天綫結構特點與遠區場
7．2．1 口徑天綫的結構特點
7．2．2 平麵口徑的遠區場
7．2．3 平麵口徑的方嚮係數
7．3 矩形同相口徑
7．3．1 均勻分布矩形口徑
7．3．2 餘弦分布矩形口徑
*7．3．3 傅裏葉變換關係
7．4 圓形同相口徑
7．4．1 均勻分布圓形口徑
7．4．2 漸降分布圓形口徑
*7．4．3 蘭姆達變換關係
7．5 非同相口徑
7．5．1 綫性相位分布
7．5．2 平方律相位分布
7．5．3 立方律相位分布
7．6 角錐喇叭天綫
7．6．1 角錐喇叭的口徑場
7．6．2 角錐喇叭的遠區場和方嚮圖
7．6．3 角錐喇叭的增益
7．6．4 最佳增益角錐喇叭的設計
*7．7 高效率圓錐喇叭饋源
7．7．1 雙模喇叭及多模喇叭
7．7．2 波紋喇叭
7．7．3 喇叭饋源的相位中心
習題
第8章 反射麵天綫及透鏡天綫
8．1 引言
8．2 拋物麵天綫的遠場特性
8．2．1 拋物麵幾何關係和幾何光學特性
8．2．2 口徑場法分析
8．2．3 交叉極化分量
8．2．4 電流分布法分析
*8．2．5 球麵波展開法分析
8．3 拋物麵天綫的增益與設計
8．3．1 拋物麵天綫的增益
8．3．2 實際因素對方嚮性的影響
8．3．3 拋物麵天綫的電設計
8．4 卡塞格侖天綫
8．4．1 卡塞格侖天綫的工作原理與幾何參數
8．4．2 等效饋源法與等效拋物麵法
*8．4．3 電流分布法分析
*8．4．4 場相關法分析
8．5 其他形式反射麵天綫
8．5．1 引言
8．5．2 偏置拋物麵天綫
8．5．3 賦形卡塞格侖天綫
*8．5．4 拋物環麵天綫
8．6 透鏡天綫
8．6．1 引言
8．6．2 介質透鏡天綫
8．6．3 金屬透鏡天綫
8．6．4 變摺射率透鏡天綫
*8．7 反射陣天綫
8．7．1 反射陣天綫概述
8．7．2 反射陣天綫設計
習題
*第9章 特殊功能天綫
9．1 單脈衝天綫
9．1．1 單脈衝天綫的工作原理
9．1．2 4喇叭單脈衝天綫的性能計算
9．1．3 和差矛盾與最佳饋源概念
9．1．4 單脈衝天綫的實用饋源
9．2 閤成孔徑雷達天綫
9．2．1 閤成孔徑雷達的發展與基本原理
9．2．2 閤成孔徑雷達天綫技術
9．2．3 閤成孔徑雷達天綫的未來展望
9．3 相控陣天綫
9．3．1 相控陣天綫類型（見本書配套網站）
9．3．2 相控陣天綫的饋電方式（見本書配套網站）
9．3．3 相控陣的掃描方嚮圖與旁瓣的控製
9．3．4 相控陣的寬帶和寬角匹配（見本書配套網站）
9．3．5 相控陣的幅相誤差與校正
9．4 極化捷變天綫
9．4．1 極化捷變天綫的基本原理
9．4．2 極化捷變天綫單元
9．4．3 極化捷變天綫陣列
9．4．4 多功能極化捷變天綫與展望
9．5 智能天綫
9．5．1 智能天綫的定義與優點
9．5．2 智能天綫的基本原理與算法
9．5．3 多入多齣技術簡介
9．6 可重構天綫
9．6．1 概述與組成原理
9．6．2 輻射結構與典型設計
9．6．3 可重構天綫陣列的設計（見本書配套網站）
9．6．4 開關選擇原則與測試係統（見本書配套網站）
9．7 超材料天綫
9．7．1 引言
9．7．2 超材料天綫
*第10章 計算電磁學在天綫中的應用
10．1 矩量法
10．1．1 矩量法的基本原理與求解過程
10．1．2 常用基函數和權函數
10．1．3 應用舉例（見本書配套網站）
10．1．4 矩量法的誤差與發展
10．2 混閤體麵積分方程法
10．2．1 體麵積分方程法概述
10．2．2 數值例子（見本書配套網站）
10．3 有限元法
10．3．1 有限元法概述
10．3．2 有限元法解題步驟（見本書配套網站）
10．4 時域有限差分法
10．4．1 時域有限差分法的基本原理
10．4．2 FDTD法的應用（見本書配套網站）
10．5 幾何繞射理論和物理繞射理論
10．5．1 幾何光學與物理光學（見本書配套網站）
10．5．2 幾何繞射理論
10．5．3 物理繞射理論
10．5．4 應用舉例（見本書配套網站）
10．6 天綫數值計算的商用軟件
10．6．1 基於矩量法的天綫仿真軟件
10．6．2 基於有限元法的天綫仿真軟件
10．6．3 基於時域有限差分法(FDTD)的天綫仿真軟件
10．6．4 基於時域有限積分法(FIT)的天綫仿真軟件
附錄A 矢量分析公式
附錄B 貝塞爾函數公式
附錄C 兩份開捲試題
附錄D 帶Δ號習題的答案
參考文獻

前言/序言

　　隨著人類跨人信息時代，形形色色的天綫隨處可見，天綫理論與技術受到瞭廣泛的關注與應用。在電子工業齣版社的鼓勵和支持下，筆者基於從事天綫課程教學和科研的體會，學習國內外同類教材，進行瞭編寫本書的努力。然而，由於水平和時間所限，本書與其目標可能差之甚遠，而且錯誤和不妥之處在所難免，謹請讀者諸君不吝批評指正！
　　本書的主要特色如下。
　　1.係統性較強，由淺入深，推導充分，便於自學。書中首先在第1章至第3章介紹天綫的基礎理論；然後依次研究三類主要天綫形式：第4章和第5章的綫天綫，第6章的縫天綫，第7章和第8章的麵天綫；作為擴展，第9章闡述特殊功能天綫，第10章介紹天綫的數值計算。
　　2.兼收美蘇教材之長，又有國人成果，啓發創新。全書以歐美教材的大量成果為基礎。而對方嚮係數的定義、耦閤振子的互阻抗、振子陣的方嚮係數等，都采用瞭前蘇聯教材的講法，以便掌握；同時，對於對稱振子的輸入阻抗，既介紹瞭歐美的嚴格處理，又闡述瞭前蘇聯的簡化算法。書中也融入瞭筆者與同事們的教學成果，例如天綫陣方嚮性的形成，拋物麵天綫最佳張角的“矛盾論”分析，以及極化效率計算公式的推導等。而且，書中還編入瞭筆者與研究生及國內同行的一些科研成果，例如超寬帶印刷單極天綫、低旁瓣與雙極化微帶天綫陣等。
　　3.經典與新穎並蓄，廣度與深度兼備。書中安排瞭一些專為研究生學習的較廣、較深的內容，有的用小五號字編排（加*號錶示）。有一些是國際最新科研成果，是國內外教材中首次引入的，例如三種超寬帶天綫陣和介質諧振器天綫等；有些內容是同類教材中較少見的，例如分形天綫、波紋喇叭饋源的分析與其相位中心的計算、球麵波展開法和場相關法等。同時補充瞭幾種天綫的設計介紹。但是，受篇幅及水平所限，不少內容隻進行瞭簡要介紹。
　　4.概念清晰，圖文並茂。本書從天綫功能齣發，突齣天綫的4項主要電性能：方嚮性、阻抗和極化，以及它們的帶寬。以此為天綫研究的主題，抓住共性，逐步深化。書中還有豐富的實例、照片、圖錶及習題。不少圖是新繪的，特彆是一些少見的三維圖，如同相水平天綫和菱形天綫的三維方嚮圖等。同時，為便於讀者掌握，習題中增加瞭證明題，並對帶△號的習題給齣瞭參考答案。
　　本書適用於通信電子類專業大學高年級本科生和研究生40-80學時的教學，也可供有關工程技術人員參考。按40學時教學時，主要內容為：第1章至第3章的大部分內容，再加三類主要天綫形式的介紹（參看XV頁所列的課程安排錶），例如摺閤振子和平衡器（巴侖）、同相水平天綫、八木一宇田天綫、螺鏇天綫、超寬帶天綫、微帶貼片天綫、口徑天綫結構特點與遠區場、拋物麵天綫的遠場特性、增益與設計，以及智能天綫等。與這些內容相配套的電子教案（素材）及一些更廣或更深入探討的內容，包括一些動態演示（如對稱振子方嚮圖隨臂長的變化等）和彩圖等，可通過網站下載。更多學時數的教學可根據各校的特色，在上述基礎上增加相應的內容。
　　本書的編寫得到上海大學通信與信息工程學院領導與同事們的熱情支持和幫助。上海大學印刷中心負責打印瞭原稿；博士孫竹、張麗娜、湯小蓉、劉建軍、杜成珠、孔令兵、陳敏華，以及薛玲瓏和李麗嫻碩士等共同描繪瞭原稿全部插圖，其中新繪的立體圖是孫竹完成的；張麗娜和陳曠達分彆幫助翻譯瞭8.7節和9.4節的英文原稿。下列博士（其中多位是教授、博士生導師）應邀分彆撰寫瞭使本書頗為增色的一節或兩節內容（各節分彆署名），依次為：郭英傑、汪偉、姚鳳薇、高式昌、尹應增、延曉榮、楊雪霞、餘春、梁仙靈和倪維立等。謹嚮前述各位錶示深深的謝意，嚮本書引用的參考文獻的作者們緻以敬意。同時嚮電子工業齣版社參加本書齣版工作的諸君錶示衷心的感謝，並感謝妻子和兒女的支持！
　　本書第1版齣版後，受到瞭廣大讀者的歡迎。不少同學反映，本書能使讀者由淺人深和由點到麵地，較係統深入地獲得天綫的知識；而且書中還收錄瞭作者及同行們的一些最新科研成果，既反映瞭天綫領域的發展動態，又能啓發讀者的創新意識。這次再版時，新加坡陳誌寜、澳大利亞郭英傑、上海大學楊廣立、上海交通大學梁仙靈和閤肥汪偉等教授／研究員又分彆撰寫瞭獨到的一節或進行瞭重要補充；同時，楊雪霞和瀋文輝等同事指正瞭前版的一些印刷錯誤。謹嚮他們緻以衷心的謝意，並感謝韓榮蒼和劉靜等博士研究生的協助！
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