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【美】美国业余无线电协会 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115405920

商品编码：29690936920

包装：平装

出版时间：2016-03-01

基本信息

书名：天线手册(第22版)

：298.00元

作者：【美】美国业余无线电协会

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2016-03-01

ISBN：9787115405920

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《天线手册（第22版）》是美国业余无线电协会经典手册之一，包含了设计完整的天线系统所需的所有信息。本书中既有现代天线理论，也含有大量实用的天线设计与制作的实例。通过使用本书，读者不仅可以获得基本的天线设计知识，如线天线、环形天线、垂直极化天线、八木天线等，并且以这些知识为基础，还可以进一步了解高等天线的理论和应用。本书译自英文原版第22版，该版经过广泛修订，在原来版本的基础上补充了大量的信息，全新改写了“建造天线系统和铁塔”“地面效应”“移动甚高频和超高频天线”“移动和海事高频天线”等章节，并提供了很多令人兴奋的新天线项目，如C型极子不受地面影响的高频天线，在微波应用中的贴片天线和Vivaldi天线，用于八木天线的一组新的半构件设计等。 本书适合业余无线电爱好者，天线技术和射频技术等相关专业的工程师、技术人员及大专院校师生阅读，本书的内容将为他们的学习与实践提供非常有益的帮助。

目录

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第1章 天线基本理论1

1.1　电磁场和电磁波的介绍　1

1.1.1　电场和磁场　1

1.1.2　传导电流和位移电流　2

1.1.3　电磁波　2

1.2　天线阻抗　5

1.2.1　辐射阻抗　5

1.2.2　电流和电压分布　5

1.2.3　馈电点阻抗　5

1.3　天线方向性和增益　6

1.3.1　各向同性辐射　6

1.3.2　方向性和辐射方向图　6

1.3.3　近场和远场　7

1.3.4　辐射方向图的类型　8

1.3.5　方向性和增益　10

1.3.6　辐射方向图的测量　12

1.4　天线极化　12

1.5　其他天线特征　13

1.5.1　收发互易性　13

1.5.2　天线带宽　14

1.5.3　频率缩放　14

1.5.4　有效辐射功率（ERP）　15

1.6　射频辐射和电磁场安全问题　15

1.6.1　射频能量的热效应　16

1.6.2　电磁辐射的非热效应　16

1.7　参考文献　22

第2章　偶极天线和单极天线　24

2.1　偶极天线　24

2.1.1　辐射方向图　25

2.1.2　导体直径的影响　27

2.1.3　馈点阻抗　28

2.1.4　频率对辐射方向图的影响　31

2.1.5　折合偶极天线　33

2.1.6　垂直偶极天线　33

2.2　单极天线　34

2.2.1　λ/4单极天线的特性　34

2.2.2　折合单极天线　36

2.3　参考文献　36

第3章　地面效应　37

3.1　近场地面效应　37

3.1.1　地表的电学特性　37

3.1.2　土壤趋肤深度　39

3.1.3　土壤中的波长　40

3.1.4　馈点阻抗与距地高度　40

3.2　垂直单极子天线的接地系统　41

3.2.1　天线底部附近的场　41

3.2.2　辐射效率及土壤中的能量损耗　42

3.2.3　线接地系统　44

3.2.4　架空接地系统　48

3.2.5　不同地网系统间的差异　53

3.3　远场地面效用　54

3.3.1　一般反射　54

3.3.2　远场反射和垂直天线　54

3.3.3　PSEUDO-BREWSTER角（PBA）与

垂直天线　56

3.3.4　平表面反射和水平极化波　57

3.3.5　真实地表条件下的方向图　58

3.4　天线分析中的地面参数　61

3.4

作者介绍

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文摘

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序言

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《天线手册（第22版）》 导论 在现代通信技术的浪潮中，天线作为信号传输与接收的基石，其重要性不言而喻。从覆盖全球的卫星通信，到掌中的智能手机，再到无处不在的无线网络，无不依赖于高效、可靠的天线系统。一本集理论、实践与前沿技术于一体的权威著作，能够为工程师、研究人员乃至爱好者提供宝贵的知识财富。《天线手册（第22版）》正是这样一本力求全面、深入地展现天线世界广度和深度的巨著。它并非一本孤立存在的理论书籍，而是承载着数十载行业经验、不断迭代更新的最新成果，旨在为读者构建起一个坚实的天线理论基础，并辅以详实的工程应用指导。 第一部分：天线基础理论 本书的开篇，将带领读者系统地回顾并深入理解天线工程中最基本、最核心的理论概念。我们会从麦克斯韦方程组出发，阐述电磁波的产生、传播原理，以及天线作为能量转换器在这一过程中的关键作用。这部分内容将以严谨的数学推导和清晰的物理图像相结合的方式呈现，力求使读者对以下 fundamental concepts 有透彻的理解： 电磁波理论基础：深入探讨波动方程、矢势、赫兹偶极子等基本概念，建立起对电磁波传播特性的直观认知。 天线参数定义与测量：详细介绍天线增益、方向图（三维、二维）、带宽、效率、极化、阻抗、驻波比（SWR）、回波损耗、孔径等关键参数的物理意义、数学表达式以及实际测量方法。理解这些参数是评估和设计天线性能的基石。 辐射场理论：区分近区场、远区场，并深入解析不同类型天线的远场辐射模式，理解其与天线结构、激励方式的关系。 焦耳定律与天线效率：从能量守恒的角度分析天线的损耗机制（介质损耗、铜损、匹配损耗），阐述天线效率的计算方法，并探讨提高效率的途径。 第二部分：常见天线类型及其设计原理 在夯实基础理论之后，本书将逐一剖析各种主流天线类型的设计原理、结构特点、性能优势以及适用场景。每一类天线都将以其典型的结构、工作机理、等效电路模型和设计流程为重点进行讲解。 线状天线： 偶极子天线：包括半波偶极子、全波偶极子以及其各种变体（如折叠偶极子、偶极子阵列）。我们将详细分析其辐射特性、阻抗特性，并介绍如何通过改变长度、形状和馈电方式来调优性能。 单极子天线：包括常见的短单极子、四分之一波长单极子，并讨论其与地面的关系、等效辐射电阻以及在车载、手持设备中的应用。 环形天线：介绍小环天线、大环天线的工作原理，分析其辐射方向性和阻抗特性，并探讨其在低频和RFID应用中的前景。 螺旋天线：区分轴向模螺旋天线（具有圆极化特性）和法向模螺旋天线（主要用于测量），详细讲解其结构设计、馈电方式以及在卫星通信、雷达系统中的应用。 面状天线： 缝隙天线：分析与偶极子天线互补的特性，讨论不同形状缝隙（矩形、圆形）的辐射原理，以及其在印刷电路板（PCB）上的集成应用。 微带天线（贴片天线）：这是本书中将浓墨重彩介绍的一类天线。我们将从基本贴片（矩形、圆形、三角形）入手，深入分析其工作原理，讨论衬底材料、厚度、介电常数对性能的影响。进而，我们会讲解如何通过改变贴片形状、添加槽线、使用多层结构、优化馈电点等方法来拓展带宽、实现多极化、提高效率。此外，还将涵盖各种微带天线阵列的设计，如直线阵、面阵，以及它们的扫描特性。 介质天线：介绍介质棒天线、介质透镜天线等，分析其工作机理，尤其关注其在微波和毫米波频段的应用。 喇叭天线： 角向喇叭：如扇形喇叭、锥形喇叭、角锥喇叭、金字塔形喇叭。详细解析其通过渐变过渡实现阻抗匹配和波束控制的原理，分析其增益、波束宽度、旁瓣水平等参数，并讨论其在雷达、卫星通信馈源等领域的重要地位。 波导缝隙阵列天线：介绍如何将缝隙集成到波导壁上形成阵列，分析其馈电方式、阵列设计和辐射特性，重点关注其在航空航天、高功率应用中的优势。 反射面天线： 抛物面天线：包括主聚焦、偏馈、卡塞格伦、格雷果里等构型。详细讲解其聚焦原理、馈源设计、旁瓣抑制以及在地面站、深空探测等领域的广泛应用。 相控阵天线：作为现代雷达和通信系统的核心技术，本书将 devote significant attention to this section. 我们将深入讲解相控阵的工作原理，包括单元设计、移相器原理（电子移相、数字移相）、波束形成算法、扫描限制、互耦效应以及在军事、民用领域的最新进展。 透镜天线：介绍金属透镜、电介质透镜天线，分析其聚焦和波束形成机制。 第三部分：天线阵列与波束控制 天线阵列是实现高性能、多功能天线系统的关键。本部分将系统介绍天线阵列的理论基础、设计方法和应用技术。 阵列理论：讲解均匀直线阵、均匀面阵的基本特性，分析阵因子、主瓣、零陷、旁瓣等概念。 阵列设计：讨论不等间距阵、不等幅度加权阵、不等相位加权阵的设计方法，以及如何通过优化阵列结构和激励来抑制旁瓣、控制波束形状。 波束形成技术：深入探讨模拟波束形成、数字波束形成（DBF）的原理和优缺点。重点介绍在数字信号处理（DSP）领域实现波束扫描、自适应波束形成、干扰抑制等先进技术。 自适应天线技术：介绍最小均方误差（MMSE）、最陡下降法（LMS）等自适应算法，以及其在干扰对抗、信号增强方面的应用。 第四部分：天线设计与仿真工具 现代天线设计离不开先进的仿真软件。本书将介绍当前主流的电磁场仿真软件，如CST Studio Suite, HFSS, FEKO等，并提供使用这些工具进行天线建模、仿真分析和优化的指导。 仿真流程：讲解从几何建模、材料定义、网格划分、求解器选择到后处理分析的全过程。 模型建立：提供常见天线结构（如贴片天线、喇叭天线、偶极子阵列）的建模技巧和注意事项。 参数提取与优化：指导读者如何从仿真结果中提取天线性能参数（增益、方向图、阻抗等），并介绍如何利用优化算法对天线结构进行迭代优化，以达到设计目标。 实际案例分析：结合具体的天线设计项目，展示如何运用仿真工具解决实际工程问题。 第五部分：新型天线技术与前沿发展 为了紧跟技术发展的步伐，本书还将探讨当前天线领域的热点和前沿技术。 智能天线与软件定义天线：介绍智能天线如何通过可重构结构、算法融合实现动态性能优化。软件定义天线（SDA）则将硬件的灵活性交给软件控制， enabling unprecedented adaptability. 毫米波与太赫兹天线：随着5G、6G通信及新兴应用的需求，毫米波和太赫兹频段的天线设计面临新的挑战与机遇。本书将探讨该频段天线的特殊性、材料选择、结构设计以及面临的损耗和集成问题。 宽带与超宽带天线：介绍如何通过加载技术、多层结构、多模激励等方法实现宽带或超宽带覆盖，满足多频段通信需求。 可重构天线：包括频率可重构、极化可重构、形状可重构天线，它们能够根据工作环境动态调整自身性能，极大提升了系统的灵活性和效率。 MIMO天线技术：深入探讨多输入多输出（MIMO）系统的天线设计，包括天线之间的隔离度、相关性、分集增益等关键问题，以及如何设计高效的MIMO天线阵列以提高信道容量和可靠性。 5G/6G通信天线：结合下一代移动通信系统的需求，介绍波束赋形、大规模MIMO、毫米波天线阵列等关键技术在5G/6G中的应用。 结论 《天线手册（第22版）》是一本集理论深度、技术广度与实践价值于一体的综合性著作。它不仅能够作为天线工程领域专业人士的案头必备，也能为相关专业的学生提供系统的学习资源。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解天线工作的基本原理，掌握各种主流天线的设计方法，熟悉现代天线设计与仿真工具的应用，并对天线技术的未来发展趋势有清晰的认识。我们相信，本书将成为您在天线设计与研发道路上不可或缺的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

《电磁场与电磁波基础教程》这本书，简直是重新定义了我对“场”这个概念的认识。在此之前，我总觉得电磁波是某种神秘且难以捉摸的东西，书本上那些矢量微积分的方程看得我晕头转向，感觉完全脱离了现实。但这本书的叙事方式非常连贯且富有逻辑性。它从麦克斯韦方程组的四个基本定律出发，不是直接抛出复杂的张量形式，而是先用通俗的语言解释了每一条定律在物理世界中的直观意义，比如高斯定律如何描述电荷分布与电场的关系。然后，作者非常自然地引导我们进入到波动方程的推导，每一步的过渡都非常平滑。最让我受益匪浅的是关于传输线理论和波导的那几章。它清晰地阐述了什么是特性阻抗、什么是反射系数，并通过史密斯圆图这个强大的工具，将抽象的复数运算转化为了直观的几何图形操作。我用书中的方法分析了一个高频PCB上的信号完整性问题，发现仅仅通过调整走线的几何尺寸和参考平面，就能极大地改善信号的上升时间和串扰。这本书的价值在于，它把数学工具和实际的物理现象完美地结合了起来，让你真正感觉到自己掌握了驾驭电磁能量的能力。

评分☆☆☆☆☆

如果你是一位对射频电路设计感兴趣，但又苦于找不到一本能将理论与实践完美结合的书籍，那么《高频电子线路设计与仿真》将是你的不二之选。这本书的定位非常精准，它不属于那种偏向基础理论的教材，而更像是一位资深工程师手把手的“实战指南”。书中对LNA（低噪声放大器）、混频器、振荡器等核心模块的讲解，几乎没有一句废话。例如，在讲解振荡器设计时，作者没有过多纠缠于相位噪声的数学推导，而是聚焦于如何选择合适的反馈网络、如何通过器件的非线性特性来确保起振，并给出了具体的噪声源分析方法。更重要的是，这本书对仿真工具的使用有着非常细致的指导。它不仅仅是告诉你“用ADS或Keysight做仿真”，而是详细解释了在仿真模型中如何正确设置激励源、如何解读S参数、Y参数以及噪声系数的图谱。我按照书中的步骤搭建了一个X波段混频器的仿真模型，发现书中提示的几个容易出错的设置点，如果忽略了，仿真结果会产生巨大的偏差。这本书的实用性，体现在它对“工程实现”的每一个细节的关注上，是理论知识转化为实际产品设计桥梁。

评分☆☆☆☆☆

读完这本《数字信号处理原理与应用》，我终于明白了为什么很多人说“DSP是信息时代的基石”。这本书的结构安排非常清晰，它不像有些教材那样先抛出Z变换和傅里叶级数，让人在复杂的数学海洋中迷失方向。相反，它从实际的信号采样问题入手，非常直观地解释了“离散化”的意义和数字滤波的必要性。书中对FIR和IIR滤波器的设计方法论的阐述，可以说是全面而深入。对于FIR滤波器，它详细对比了窗函数法、频率采样法等多种设计途径，并清晰地指出了每种方法的优缺点和适用场景。而在IIR滤波器部分，它也成功地将双线性变换等复杂的映射过程，用几何变换的方式解释清楚，使得理解巴特沃斯和切比雪夫滤波器的设计不再困难。最让我印象深刻的是关于FFT（快速傅里叶变换）算法的应用章节，它不仅解释了算法的复杂度优势，还深入探讨了频谱泄漏、栅栏效应等实际应用中必须面对的问题，并给出了加窗函数等有效的缓解策略。这本书真正做到了将“原理”与“应用”紧密地拧在一起，读完后，我对频谱分析仪、声卡处理等日常电子设备的工作原理都有了豁然开朗的感觉。

评分☆☆☆☆☆

这本《电路原理与分析》简直是电子工程领域的“圣经”！我刚开始接触电路设计的时候，感觉那些复杂的定律和公式就像是天书一样难以理解，市面上很多教材要么过于理论化，要么又过于简化，让人抓不到重点。但是这本书完全不同，它从最基础的基尔霍夫定律讲起，循序渐进地深入到各种复杂的网络分析方法，比如戴维南定理、诺顿定理在实际应用中的精妙之处。作者的讲解方式非常贴合初学者的思维定式，他没有直接丢出复杂的数学推导，而是先用非常直观的物理图像来解释电流、电压和电阻之间的内在联系。最让我惊喜的是，书中的例题设计得极其巧妙，每一个例题都不是孤立的数学题，而是紧密围绕着实际的工程应用场景，比如如何分析一个简单的功放电路的静态工作点，或者如何计算一个滤波器对特定频率信号的衰减程度。我印象最深的是关于暂态分析那一章，作者用了大量篇幅，结合示波器的实际波形图，详细解释了电容和电感在充放电过程中的动态行为，这比我之前看过的任何资料都要清晰透彻。读完这本书，我感觉自己对电路的理解不再是停留在“会套公式”的层面，而是真正理解了能量在电路中流动的本质规律。对于任何想在电子信息领域打下坚实基础的学生或工程师来说，这本教材的价值无可估量。

评分☆☆☆☆☆

我是在准备考研的时候接触到这本《半导体器件物理与设计》的，说实话，一开始我对“半导体”这个词就感到头疼，总觉得它太微观、太抽象，和实际的电路板设计相去甚远。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它没有沉溺于过多的量子力学细节，而是巧妙地将重点放在了对PN结、MOSFET等核心器件工作机制的“工程化”理解上。作者在讲解MOS管的阈值电压、跨导等关键参数时，用了很多生动的类比，比如把载流子的输运比作水流，这样一来，那些复杂的漂移和扩散电流的概念一下子就变得容易接受了。尤其值得称赞的是，书中对CMOS反相器的设计与优化部分，简直是一门艺术。它详细分析了亚阈值漏电流、短沟道效应等对现代集成电路性能的制约，并给出了具体的版图设计技巧来缓解这些问题。我记得有一段关于功耗与速度权衡的讨论，作者引用了几个实际的芯片设计案例，展示了如何在不同的工艺节点下做出最优化的设计取舍。这本书的深度和广度都非常适合那种不满足于停留在“应用层”的读者，它让你从器件的物理极限出发去思考电路的最终性能，绝对是进阶学习的必备良品。