天线理论与设计

课程编码：180093080904P2001H 英文名称：Antenna Theory and Design 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业核心课 主讲教师：薛谦忠

本课程是电磁场与微波技术、电子与通信工程、物理电子学专业一门研究生专业核心课。通过本课程学习使同学们掌握天线的基本理论和基本分析方法；掌握典型天线的特性与设计原理；关注新型天线发展与应用，培养科学态度和创新精神，为今后　更好更快开展相关科研课题研究奠定基础。本课程要求掌握和理解以下内容：掌握三种基本辐射单元和对称振子的辐射场、方向图和辐射电阻的概念与计算方法，理解方向系数、增益、阻抗带宽、极化及天线有效面积的定义与意义，了解通信传输方程；掌握二元振子阵、N元线阵的分析及切比雪夫最佳方向图的综合；掌握典型天线特性与设计原理,包括对称振子，二元振子阵，八木-宇田天线、等角螺旋天线与阿基米德螺线天线，对数周期天线，波导缝隙天线、微带天线、角锥喇叭天线，抛物面天线、卡塞格伦天线、透镜天线

天线原理、数学物理方法、电磁场理论、电磁场数值方法

第一章 基本定理与基本辐射元 6.0学时 薛谦忠
第1节 天线功能和天线的发展史
第2节 电磁场基本方程
第3节 电流元与短振子
第4节 对偶原理，磁流元与小环天线的辐射
第5节 镜像原理与等效原理，惠更斯元
第6节 巴比涅原理，理想缝隙天线
第7节 互易定理,天线方向图测试
第二章 对称振子和天线参数 3.0学时 薛谦忠
第1节 对称振子
第2节 天线的方向系数和增益
第3节 输入阻抗与带宽
第4节 天线极化
第5节 天线有效面积与传输方程
第三章 天线阵的分析与综合 9.0学时 薛谦忠
第1节 二元振子阵（边射阵、方向图乘积定理、端射阵、无限大导体平面放置对称振子）
第2节 耦合振子的互阻抗(感应电动势法、互阻抗的互易性、N元阵辐射阻抗、互阻抗计算、振子阵的输入阻抗、振子阵辐射阻抗与方向系数)
第3节 元等幅线阵（边射阵，普通端射阵)
第4节 元等幅线阵(HW端射阵，扫描阵）
第5节 元非等幅线阵（二项式阵，不同分布阵比较，道尔夫-切比雪夫阵的综合，N元线阵的方向系数）
第6节 元线线阵和线源的综合（傅里叶变换法，泰勒线源的综合）1.5
第四章 对称振子和天线参数 4.5学时 薛谦忠
第1节 对称振子天线与平衡器（折合振子、各种平衡器）
第2节 八木-宇田天线
第3节 单极天线（无限大与有限尺寸地面上的单极天线、单锥天线和盘锥天线)
第五章 行波天线 4.5学时 薛谦忠
第1节 行波长导线天线（行波长导线天线的远区场和方向图、波长导线天线的辐射电阻和方向系数）
第2节 螺旋天线（结构与分类,法向模螺旋天线,轴向模螺旋天线）
第3节 N元等幅线阵（边射阵、普通端射阵、HW端射阵，扫描阵）
第4节 超宽带天线（非频变天线，平面螺旋天线，对数周期天线）
第六章 缝隙天线和微带天线 6.0学时 薛谦忠
第1节 平面缝隙天线（无限大导体平面上的缝隙天线、
限尺寸导体平面上的缝隙天线）
第2节 波导缝隙天线阵（矩形波导馈电的缝隙；矩形波导缝隙阵）
第3节 微带贴片天线（微带天线的分类、优缺点和分析方法、矩形贴片天线的传输线模型、矩形贴片天线的空腔模型、不同形状贴片的比较）
第4节 微带天线元技术与阵列（宽频带技术，圆极化技
术，微带天线举例）
第七章 口径天线基础与喇叭天线 6.0学时 薛谦忠
第1节 口径天线的外场计算（天线基本问题与解法，由封闭面上场求外场）
第2节 口径天线结构特点与远区场（口径天线的结构特
点，平面口径的远场，平面口径的方向系数）
第3节 矩形同相口径（均匀分布矩形口径，余弦分布矩形口径）
第4节 圆形同相口径（均匀分布圆形口径，渐降分布圆形口径）
第5节 非同相口径（线性相位分布，平方律相位分布，立方律相位分布）
第6节 角锥喇叭天线（角锥喇叭的口径，角锥喇叭的远区场和方向图，角锥喇叭的增益，最佳增益角锥喇叭的设计）
第八章 反射面天线及透镜天线 5.0学时 薛谦忠
第1节 引言
第2节 抛物面天线的远场特性（抛物面天线几何关系和几何光学特性，口径场法分析，交叉极化分量，电流分布法分析）
第3节 抛物面天线的增益与设计（抛物面天线的增益，实际因素对方向性的影响，抛物面天线的电设计）
第4节 卡塞格仑天线（卡塞格仑天线的工作原理与几何参数，等效馈源法与等效抛物面法）
第5节 透镜天线（介质透镜天线，金属透镜天线，变折射率透镜天线）
第九章 矩量法 3.0学时 薛谦忠
第1节 引言（计算电磁学与矩量法概述）
第2节 波克林顿积分方程
第3节 积分方程和基尔霍夫网络方法
第4节 源的建模
第5节 加权余量和矩量法
第6节 天线与散射体特性计算
第7节 天线阵
第8节 实体表面的建模
第十章 考试 3.0学时 薛谦忠
第1节 闭卷

薛谦忠 男，博士, 研究员,博士生导师。2000年毕业于西安电子科技大学，获电磁场与微波技术专业博士学位；2000年至2002年在中国科学院电子学研究所做博士后研究工作；2002年至今，中国科学院电子学研究所高功率微波源与技术重点实验室工作； 2005年6月至9月期间，在韩国首尔国立大学做高级访问学者。在中国科学院电子所工作期间，先后主持和参加了国家863计划项目、“十一五”总装预研项目、中科院国防创新项目、自然科学基金项目、国家科技重大专项项目等相关研究课题10余项。2011年获中国科学院颁发的“中国科学院杰出科技成就奖”。目前主要从事毫米波、太赫兹器件及技术，天线理论及其应用等领域研究，发表论文200余篇。