天线原理与设计复习
一、填空题
1. 天线的主要作用是________________, ___________________________。
2. 天线辐射方向图一般是一个空间三维的曲面图形，但工程上为了方便常采用通过_____________方向的两个正交平面上的剖面来描述天线的方向图。对于线极化天线，这两
个正交的平面通常取为________面和________面。
3. 天线方向图的E 面是指通过_______________方向且平行于_______________的平面。
4. 设某天线的远区辐射电场表示为0
(,)j r
e E E
f r
βθθ?-=，0E ?=，0r E =，则坡印亭矢量表示为=w _________________________，其
辐射功率表示为
r P =_________________________。
5. 半功率波瓣宽度指方向图主瓣上 之间的夹角，或场强下降到最大值的_______处或分贝值从最大值下降 处对应两点之间的夹角。
6. 设某天线的辐射电场主瓣最大值为
max E ，副瓣最大值为max S E ，则其副瓣电平定义式为 (dB)。
7. 天线方向性系数D 是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。若已知自由空间的方向图函数为
),(?θf ，则最大指向(m m ?θ,)上的D =_______________,
若已知对称振子天线的辐射电阻为
r R ，则D =_________________，若已知天线的效率为a η，则增益G=____________。
8．半波对称振子的带宽决定于 ，而对数周期振子天线的带宽则是由 决定。 9. 理想点源天线是指 的假想点源天线，其辐射方向图在空间是 面。
10. 在某方向(
00,θ?)上，设理想点源天线的电场强度为0E ，某天线的电场强度为00(,)E θ?，则天线的方向性系数00(,)D θ?和增益
00(,)G θ?的定义表达式均可写作22000(,)/E E θ?，它们的定义区别为前者是 为条件，后者是 为条件。
11. 如果某天线为圆极化天线，在球坐标系下该天线的远区辐射电场应该有
两个分量，且这两个分量在最大辐射方向上应满足 ， 的条件。对线极化天线来说交叉极化是指
极化，对圆极化天线来说交叉极化是指_____________________极化。
12. 设某天线的方向图函数为
(,)f θ?，则在(00,θ?)方向上的方向性系数表达式为 。同样在(00,θ?)方向上由天线辐射电阻r R 和
(,)f θ?表示的方向性系数为 。工程上，一般是采用在最大辐射方向上的方向性系数。设天线的有效面积为e S ，在其最大辐射方向上的方向性
系数为 。
13. 如果不计天线损耗，作发射时，在 条件下天线的辐射功率只有信号源所能供给的总功率的一半，另一半将以热损耗的形式消耗在 上。作接收时，在天线与接收机负载 的最佳情况下，传送至接收机的功率是天线感应或截获到的总功率的一半，另一半则被 掉了。 14. 间距d =
4/λ，馈电电流相位差 90=α 的二元阵阵方向图形状是 ，其最大辐射方向指向 方向。
15. 用两个正交的对称振子获得圆极化辐射的条件是 ， 。
16.天线口径场出现线性相位分布时，对天线辐射性能的主要影响是 ，而随着平方率相位分布的增大，其主要影响是 。 17. 设平面口径天线的物理面积为S ，口径效率为v ，则其增益为 ，若口径场为均匀分布，则其口径效率为 ，若口径场为余弦分布，则其口径效率
为 。
18.天线远区辐射场的振幅随距离r 按 变化。若设天线的最大尺寸为D ，则其远区距离r 应满足关系 ，这是在源点到远区某点的相位与坐标原点到远区
某点的相位之差不超过 的条件下得出的公式。
19. 长为2
的细线振子(如图1所示)，当2 <λ/10时，其上电流分布近似为三角形分布，表达式为=)(z I _______________。
20. 元天线的方向图函数为
=)(θf ___________。半波振子的方向图函数为=)(θf ______________，辐射电阻为
=r R _________。
21. 计算对称振子天线的辐射场时应知道天线上电流分布，对于沿z 轴放置的长为2
的对称振子，其上电流分布可近似为
()I z =___________________，它是根据____________原理得到的。
22. 沿z 轴放置的元天线的方向图函数为__________；在xy 平面内的惠更斯面元的方向图函数为_____________；沿z 轴放置的对称半波振子方向图函数为
_______________________，辐射电阻为
r R =_____________Ω。
23. 设二元阵单元间距为d ，射线与阵轴的夹角为
θ
，则等幅同相时的阵因子为
=)(θa f _____________，等幅反相时的阵因子为=)(θa f ____________。阵
因子为心脏形的条件是：两单元天线的电流相位差为
=α________, 间距为d=________，其表达式为=)(θa f _________________。
24. 谐振振子天线的判定条件是：在一定长度下其输入阻抗_________________。半波谐振天线的实际长度比工作波长的一半略短些，这是所谓的___________效应，振子截面
半径愈大，则谐振振子的长度___________愈多。长度大于半波谐振长度的振子天线的输入阻抗呈__________性。
25. 对称振子输入阻抗虚部为零时对应的长度称为__________长度，比半波谐振子长度短的对称振子其输入阻抗呈_________性。
26. 设单元天线的方向图函数为
),(0?θf ，阵因子为),(?θa f ，则天线阵的方向图函数为=),(?θf _________________。
27. 设阵轴与射线间的夹角为
θ
，均匀直线式天线阵的最大辐射方向可由公式
=m θ__________计算，对侧射阵，两单元间的馈电相位差α
=________，其
=m θ______，对端射阵=m θ____________。为不出现栅瓣，阵元间距应满足的条件是d<________________。
28. 镜像法分析近地天线是把地面看作是______________。对于垂直振子，其镜像点电流与原电流_____________，而水平振子的镜像点的电流与原电流_____________。
29. 工程上近似计算天线输入阻抗的三种方法是：坡印亭矢量法、__________法和_____________法。其中_____________方法不能计算阻抗的虚部。
30. 按下面的分类，每类至少列出三种天线。
宽带天线：笼形天线、双锥天线、盘锥天线、等角螺旋天线、阿基米德天线、对数周期天线等。
圆极化天线：十字形振子旋转场天线、轴向模圆柱螺旋天线、等角螺旋天线和阿基米德天线。
行波天线：偶极子电阻加载天线，菱形天线，八木天线与返射天线，圆柱螺旋天线，平面等角螺旋天线，阿基米德天线和对数周期天线。
31. 行波天线的最大辐射方向是指向_______________________，而汉森—吴特亚特条件的含义是指_____________________________________________的条件。
32. 圆柱螺旋天线产生轴向模辐射的条件是________________________，而产生法向模辐射的条件则是__________________________。
33. 细直线对称半波振子的输入阻抗
d Z =________________，则半波谐振窄缝的输入阻抗s Z =___________________。
34. 自补结构的等角螺旋天线是指____________________________________，而互补的平面天线则为____________________________________________。
35. 波导缝隙天线的开槽原则是_____________________，一般开窄缝，缝长约为________，设其互补对称振子的辐射阻抗为
d Z ，则谐振缝隙天线的辐射阻抗为
=s Z ____________。
36. 天线阵中，每个阵元的辐射阻抗都是由_____________________________和____________________两部分组成。
37. 半波窄缝隙天线的缝口面电场近似为________分布，其辐射方向图形状与_________________________的相同，但两者的电磁场空间极化方向正好相差_______度，而且两
者的辐射阻抗的积为___________。
38. 口径天线分析中的等效原理是把口径面上的电磁场
s E 和s H 等效为电磁流s J 和s M ，设口径面S 的外法向单位矢量为?n
，则s J ＝____________，s M ＝____________。计算惠更斯元辐射场时，若已知口径电场为
sy E ，则口径磁场sx H =_______________。
39. 最佳角锥喇叭天线是指_________________________________________，其口径效率
ν
等于_______________。
40. 旋转抛物面天线的效率因子主要由_________________和________________的乘积决定。
41. 标准卡塞格伦天线由主、副反射面和馈源组成，主反射面为___________,副反射面为________________，馈源一般用喇叭，置于主副反射面之间的________________上。
卡塞格伦天线的空间衰减因子与旋转抛物面天线的相比要__________，其原因是__________________________________________。
42. 计算线天线辐射场的已知条件是________________________，而计算口径天线辐射场的已知条件则是____________________________。
43. 已知旋转抛物面天线的焦距为
f
，口径直径为
D ，口径张角为0ψ，则三者的关系为__________________。若焦径比385.0/=D f ，则
2
0ψ=________度；空间衰减因子
S.A.=___________________dB ；若
cm D 75=，工作频率
F=12GHz ，总效率g=50%，则天线的增益
G=_________________________dB ，为获得最高效率，馈源归一化方向图2
0ψ宽度的边缘电平应为_________________dB 。
44. 开槽天线与其互补天线的阻抗
s Z 和d
Z 满足的关系是(28)__
2/4s d Z Z η?=___。xy 平面内的等角螺旋天线的方向图函数近似为(29)__
cos θ___、如果设计成自补形式其输入阻抗约为(30)___ 60π__（188.5）____Ω。
45. 圆柱螺旋天线的三种模式分别是(18)__法向模__、(19)__轴向模__和(20)__圆锥模__。
46. 采用镜像法写出近地垂直振子天线的辐射阻抗的表达式
r Z =__ 1111Z Z '+____。它与__振子长度_____、__振子截面半径______和___离地高度_____及频率
有关。(近地水平振子呢)
47. 旋转抛物面天线分为长焦距、中等焦距和短焦距三种情况，由其半张角
0ψ表示的对应条件分别为__ 0/2ψπ<__、__ 0/2ψπ=____和___
0/2ψπ>_____。
48. 为了得到最高的口径效率，天线的口径场分布应为___均匀分布___________，为了降低天线旁瓣，口径场分布应为___锥削分布___________。
49. 臂长为
/4λ的垂直接地振子天线的输入阻抗为_36.55+j21.25__Ω，其方向性系数为_2×1.64(5.16)__dB 。
50. 收发天线极化匹配是指__接收天线的极化与发射天线辐射的电场矢量方向完全一致__，当发射天线为水平线极化，接收天线为左旋圆极化时，其极化失配因子为__0.5____。
51. 分析卡塞格伦天线的口径场法分__虚馈源法__和__等效抛物面法___两种。
52. 旋转抛物面天线焦距为f ，口径直径为D ，最大增益时的效率g ＝__0.83__。
53. H 面扇形喇叭内波的等相位面是一个__圆弧柱__面。当喇叭长度
H R 一定时，过度增大口径宽度H D ，会使(23)___增益___下降，这是由于(24)_口径场平方率相位分
布增大_的缘故。喇叭口径宽度给定时，H 面扇形喇叭的最佳长度为__
2
13H Hop
D R λ
=__。
54. 构成轴向模螺旋天线的条件是_一圈周长约等于一个波长_，它辐射的是__圆_极化波。
55. 二元天线阵的阵因子与__单元间距d __，__相位
α
__和___工作波长__有关。
56. 有一架设在理想地面上的水平半波振子天线，其工作波长
40m λ=，若要在垂直于天线轴的平面内获得最大辐射仰角o 30?=，天线架设高度应为__
4sin λ?
＝20__m 。
57. 某矩形口径天线的振幅为余弦分布，与均匀分布相比，其方向图主瓣要__宽__一些，口径效率要__低___些，副瓣电平要__低__些。
58. xy 平面内的惠更斯元的归一化方向图函数是__
1cos θ+__，方向图形状为__心脏形___。
二、简答题
1. 简要回答何谓天线辐射方向图及E 面和H 面方向图。
答：天线方向图是指天线辐射特性与空间坐标之间的函数图形。天线方向图一般是一个三维空间的曲面图形，但工程上为了方便，常采用通过最大辐射方向的两个
正交平面上的剖面图来描述天线的方向图。这两个相互正交的平面称之为主面，对于线极化天线来说通常取为E 面和H 面。
E 面：指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。 H 面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。
2. 对线极化天线常在其两个主面(E 面和H 面)内描述其方向图，简要回答什么是E 面和H 面。对如图所示的八木天线和矩形波导(宽边为a ，窄边为b)主模馈电的角锥喇叭天
线分别指出它们的E 面和H 面。
答：E 面：指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。
H 面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。 对如图所示的八木天线，其E 面为yz 平面，H 面为xy 平面。
对如图所示的角锥喇叭天线，其E 面为yz 平面，H 面为xz 平面。
3. 简述分析对称振子辐射场的步骤。
答：(1) 假定对称振子上为正弦电流分布
0()sin (||)I z I l z β=-，l z l -≤≤；
(2) 将长为2
l 的对称振子等分成长为dz 的许多小段，每小段可看作一个元天线，从而可写出元天线的远区辐射场；
(3) 以天线中点为参考，考虑天线上某个元天线的空间波程差，并把元天线到远区某点的距离R 近似为天线中点到远区某点的距离r ，即1/1/R r →；
(4) 把天线上的这些元天线的远区辐射场叠加起来，即对天线长度积分得到对称振子的远区总场；
4. 对称振子辐射电阻的含义是什么？在天线无耗情况下，写出它与输入电阻的简单关系。(设对称振子的全长为2l ) 答：把天线向空间辐射的功率等效为被一个电阻r R 吸收，该电阻称为辐射电阻，它上面流过的电流为波腹电流m I 。在天线无耗的情况下，天线辐射功率与输入的有功
功率相等，即
221122
m r in in I R I R = 对于电流为近似正弦分布的对称振子，其输入电流为sin()in m I I l β=，得
2sin ()
r
in R R l β=
5. 有一副地面天线要接收地球同步卫星线极化天线发射的信号，试简述如何调整地面天线使其对准，并使接收信号最大。
答：只要地面天线与卫星天线的主瓣最大值方向在一条直线上则为对准，要使接收信号最大还需要它们的极化一致。其调整步骤如下：
(1) 首先使地面天线的最大辐射方向大致对准卫星方向； (2) 在方位面内调整天线方向使其接收信号达到最大； (3) 在俯仰面内调整天线方向使其接收信号达到最大；
(4)
以天线最大指向方向为轴线，旋转天线使其接收信号达到最大。
6. 给出用等值传输线法分析对称振子天线输入阻抗的基本过程。
答：一段长为l ，特性阻抗为
c Z 的平行有耗开路传输线，由传输线理论可得其输入阻抗为
coth()coth[(j )
i n c c Z Z l Z l γαβ==+ 式中，
0(1j )c Z Z αβ
=-，10
2R Z α=
。显然这还不能用于对称振子振子天线，因为双线传输线与对称天线存在显著的差别，必须对这个公式进行修正。
因此用等值传输线法分析对称振子天线输入阻抗的基本过程如下：
(1) 计算对称振子的平均特性阻抗0
Z '，以取代0Z ； (2) 求对称振子单位长度上的辐射电阻1
R '，以取代1R ； (3) 适当修正相位常数
β'以取代β。
7. 在《天线原理与设计》书中行波天线一章所涉及的天线有哪些？行波天线一般分为两类，一类为电流行波天线(即天线上电流为行波传输)，一类为场行波天线(即天线上的场为行波传输)。请把这些行波天线按此方法分类。
答：所涉及的天线有：偶极子电阻加载天线，菱形天线，八木天线与返射天线，圆柱螺旋天线，平面等角螺旋天线，阿基米德天线和对数周期天线。 电流行波天线有：偶极子加载天线，菱形天线，平面等角螺旋天线和阿基米德天线。 场行波天线有：轴向模圆柱螺旋天线，八木天线、返射天线和对数周期振子天线。
8. 简要回答用同轴线向对称振子天线馈电时，为什么要加对称变换器？常用的对称变换器型式有那几种？
答：用同轴线向对称振子天线馈电是不平衡馈电，同轴线的内外导体分别接对称振子的两个臂时将使其两个臂上的电流不等，接同轴线内导体的臂上电流将大于另一
个臂上的电流，原因是原本在同轴线外导体内表面的电流馈到振子臂上时，由于同轴线外导体接地，该振子上的电流的一部分将通过同轴线外导体的外表面分流。对称振子两个臂上电流不等将使方向图最大方向发生偏离，且同轴线外导体外表面电流的辐射将使方向图发生畸变，所以采用同轴线向对称振子天线馈电时必须加对称变换器。
常用的对称变换器有U 形管变换器、套筒式变换器、短路式变换器、开槽式变换器和渐变式变换器。
9. 试简述标准卡塞格伦天线的组成及其工作原理。
答：标准卡塞格伦天线由主反射面、副反射面和馈源组成。为了获得聚焦特性，主反射面必须是旋转抛物面，副反射面是旋转双曲面，馈源可以是各种形式，但一般用喇叭作馈源，安装在主、副反射面之间，其相位中心应置于旋转双曲面的焦点上，双曲面的安装应使双曲面的虚焦点与抛物面的焦点重合。
天线作发射时，由馈源喇叭发出的球面波首先由双曲面反射，然后再经主反射面(抛物面)反射出去。根据双曲面和抛物面的性质，由馈源发出的任意一条射线到达主反射面的某一口径面上的波程相等，则由馈源辐射的球面波前，必将在主反射面的口径上变为平面波前，呈现同相场，使卡式天线具有锐波束、高增益性能。天线作接收时的过程正好相反，外来平面波前经主、副反射面反射之后，各射线都将汇聚到馈源所在点由其接收。
10. 简述分析地面上线天线的辐射场和阻抗所采用的简单方法和步骤。 答：简单方法是采用镜像法，分析步骤如下：
(1) 把地面看作无限大导电平面；
(2) 近地垂直天线的镜像为正像，其镜像点电流与原电流等幅同相；近地水平天线的镜像为负像，其镜像点电流与原电流等幅反相； (3) 考虑镜像天线之后，地面就可以去掉，此时近地天线的远区场就可看作考虑镜像天线之后的二元阵问题；
(4) 近地垂直和水平振子天线的辐射阻抗分别为
1112
r Z Z Z ⊥'=+和1112r Z Z Z '=-；其中12Z '为近地天线与其镜像天线之间的互阻抗；
11. 试举出五种所学过的常用宽带天线型式？并说明其特点？
答：(1) 笼形天线：它是一种截面直径增大的对称振子天线，其平均特性阻抗
Z '很小，其输入阻抗in Z 随/l λ变化缓慢，频带宽度可达几十％； (2) 双锥天线：若为无限长，则其输入阻抗与其长度无关，只与其张角有关。实用的为有限长，天线的两端会有电流反射，但其输入阻抗随其长度变化不大，频带宽
度可达几～十几个倍频程；
(3) 盘锥天线；它是把双锥天线的一个臂用一个圆盘取代，目的是减小天线长度尺寸；其输入阻抗随其长度变化不大，类似一个高通滤波器，频带宽度可达几个倍频
程；
(4) 等角螺旋天线：其辐射特性和阻抗特性仅与角度有关，而与其臂长无关，因此频率变化时天线特性不变，频带宽度可达几个倍频程以上；
(5) 对数周期天线：这类天线形式多样，有对数周期齿形天线、对数周期振子天线等，天线的结构尺寸随频率的对数变化，频率变化时，工作区相应地移动，其频带
宽度可达十几个倍频程以上。
其它的宽带天线还有：阿基米德螺旋天线，菱形天线，加载天线等。
12. 简述在天线原理中巴比涅原理的实质是什么。并说明开槽天线与互补的金属天线的电磁场矢量在空间的极化关系。 答：巴俾涅原理的实质：一个金属开槽天线的辐射场可由其互补的金属天线来求解，且金槽＝H E ，金槽＝－E H 。说明开槽天线的电磁场矢量与互补的
金属天线的电磁场矢量在空间极化上相差90
。
13. 旋转抛物面天线馈源横向偏焦对方向图有何影响？简述馈源横向偏焦有哪些应用？
答：旋转抛物面天线馈源横向偏焦，将使口径场产生线性率和立方率相位分布，对方向图的影响是使波束指向偏离口径面法向、主瓣变宽、副瓣升高、增益减小。
馈源横向偏焦引起波束偏移在雷达中的如下几个方面得到应用 (1) 应用于雷达圆锥扫描中
(2) 分布馈源法形成余割平方方向图 (3) 单脉冲雷达天线中
(4)
用反射面天线形成多个波束指向不同的同步卫星的通讯中，等
14. 试述角锥喇叭辐射场与E 面和H 面扇形喇叭辐射场的关系，并说明什么是最佳角锥喇叭。
答：角锥喇叭的E 面辐射场与E 面扇形喇叭的E 面辐射场相同；角锥喇叭的H 面辐射场与H 面扇形喇叭的H 面辐射场相同。
最佳角锥喇叭是指其尺寸的选取使得其增益最大。其具体要求是其E 面和H 面尺寸分别取最佳。
15. 简述分析卡塞格伦天线的等效抛物面法的等效原理。
答：等效原理是用等效抛物面(虚抛物面)取代卡式天线的主、副反射面，从而把卡式天线的问题简化为馈源相同、抛物面口径直径相同但焦距增大了M 倍的单反射面来进行
定量分析。
16. 根据各振子电尺寸(
/n l λ)的不同，可把LPDA(对数周期天线)天线分为哪三个区? 从天线工作的物理过程说明LPDA 天线的宽带工作原理。
答：三个区为：传输区、辐射区和未激励区。
当对LPDA 天线馈电后，由信号源供给的电磁能量沿集合线传输，依次对各振子激励，只有长度接近谐振长度(
/2λ)的那部分振子上才能激励起较大电流，向空间
形成有效的辐射。而远离谐振长度的那些长的或短的振子上的电流都很小，对远场没多大贡献，随着工作频率的改变，辐射区位置将发生改变，由于结构的相似性，使辐射方向图及集合线馈电处的输入阻抗基本保持不变，因此LPDA 天线工作频带非常宽，可达10个倍频程以上。
17. 旋转抛物面天线的效率因子可表示为
12g g g =?，1g 和2g 表示什么？并分析出现最大效率的原因。
答：
1g 和2g 分别表示口径效率和截获效率。
当焦径比增大时(长焦距)，漏失的能量增大，使截获效率
2g 减小，导致g 减小；
焦径比增大的同时，馈源照射到反射面上的场的均匀程度也增加了，这反而使
1g 增大，即g 增大。
这两个因素的影响结果就会出现效率的最大值。
18. 简要回答和证明扇形喇叭的口径场沿张开的口径方向为平方律相差。
19. 简要回答为何旋转抛物面天线喇叭馈源的相位中心要置于反射面焦点处。
20. 简述卡塞格伦天线提高效率的方法和技术途径？
答：(1) 方法：一般说来，卡塞格伦天线的效率与普通旋转抛物面天线的效率差不多，为了提高其效率，主要采用两种方法：一是保持反射系统不变，使馈源方向图最佳化，即采用高效率馈源。二是保持馈源方向图不变，修改反射系统使其最佳化，即采用修正型卡塞格伦天线。实际中这两种方法同时采用。
(2) 技术途径：一是选择窄波束的高效馈源，提高副反射面的的截获效率；二是修正副反射面使主面口径场的幅度均匀，修改主反射面使口径场相位同相，以提高口径效率。
21. 简要回答什么是电磁波的极化？(3分)什么是天线的极化？(2分)
答：电磁波的极化是指：沿电磁波传播方向看去，电场矢量方向随时间变化的轨迹，如果其轨迹为一直线，则为线极化波；若其轨迹为一个圆，则为圆极化波；若其轨迹为椭圆，则为椭圆极化波。
天线的极化是根据其最大辐射方向上辐射电磁波的极化来定义的。
22. 什么是天线的相位中心？(2分)什么是视在相位中心？(1分)如下哪些天线的相位中心分别属于这两类？(2分) (1)半波振子天线，(2)等幅同相的半波振子二元阵，(3)角锥喇叭天线，(4)八木天线，（5）LPDA 天线。 答：天线远区辐射电场的一般表示可写成如下形式
(,)
?(,)j r
j u e uE e
r
βψθ?θ?-=E (10.61)
式中，
?u
为单位矢量，(,)E θ?为远场幅度方向图函数，(,)ψθ?为远场相位方向图函数 相位中心定义为：在天线上或邻近若有一参考点在给定频率下使
(,)ψθ?＝常数(即与,θ?无关)，则这个使(,)ψθ?＝常数的参考点称为天线的相位中心。
大多数天线并不存在这样的理想相位中心，而只在其辐射方向图主瓣的一个较大立体角范围内使得
(,)ψθ?＝常数，其对应的相位中心叫视在相位中心。
半波振子天线及其组成的等幅同相二元阵存在理想的相位中心。 角锥喇叭天线、八木天线和LPDA 天线只存在视在相位中心。
23. 何谓天线的辐射电阻？(1分)已知对称振子天线的远区辐射电场为
j 60j
()r
m I E e f r
βθθ-=，试导出其辐射电阻的表达式。(4分)
答：辐射电阻Rr 是指“吸收”天线全部辐射功率的电阻，其上流过的电流为天线上的波腹电流。
天线的远区磁场为：
E H θ
?η=
，
可得坡印亭矢量为：222
*
22
001||60??()222m E I r r f r
θθηη=?==W E H 其辐射功率为：*
1?2r s
P rds =????E H 222200060()sin 2m I d f d ππ?θθθη=??
则其辐射电阻为：
220260()sin r r m
P R f d I πθθθ=
=?
24. 常见的矩形波导开缝方式有哪四种？应用等效传输线的概念，分别画出其等效电路。
答：矩形波导开缝主要有：(1)波导宽边纵缝；(2)波导宽边横缝；(3)波导宽边斜缝；(4) 波导窄边斜缝；它们的等效电路如下所示。 ■波导宽边纵缝的等效电路
■波导宽边横缝的等效电路
■波导宽边斜缝的等效电路
■波导窄边斜缝的等效电路
25. 设理想点源天线和某天线在某方向上的辐射电场分别为0E 和(,)E θ?，有一种定义得到的方向性系数和增益的表达式均为22
(,)
E E θ?，试说明两者的不
同。
答：方向性系数与增益的定义表达式虽然完全一样，但两者是不同的，即方向性系数和增益定义的基点和条件是不同的。方向性系数的定义是以辐射功率
r P 为基点，并
以相同辐射功率为条件，没有考虑天线的能量转换效率。增益的定义是以输入功率
in P 为基点，并以相同输入功率为条件。
26. 画出下面四种情况下等幅激励二元阵的阵因子方向图(
d 为间距，α
为相位差)。
(a)
/2d λ=, 0=α时 (b)/2d λ=, 180=α时 (c)/4d λ=, 90=α (d)d λ=, 0=α时
27.
简述对中波和长波垂直接地天线加顶(
Γ形、伞形等)和铺设地网的作用。
答：中波(λ=200~1000米)和长波(λ=1000~10000米)的垂直接地天线其长度由于受结构的限制往往比波长小得多，因此天线的辐射能力很弱，辐射电阻很小。
另一方面，损耗电阻因地面损耗而很大，以致天线效率很低，只有百分之几到百分之十几。因此提高天线效率就成为中长波波段垂直接地天线的主要问题。由天线效率公式
/()a r r l R R R η=+可知，提高天线效率的途径是增加辐射电阻r R 和减少损耗电阻l R 。
天线加顶(形成Γ形、伞形和T 形天线等)是增加辐射电阻r
R 的有效途径。以提高辐射效率。铺设地网可减少地面损耗R ，同样是提高辐射效率。
28. 试根据抛物面的性质，推证焦经比D f /的数学表达式，并说明其在天线设计中的作用。
答：由如下图
取通过焦点F 而垂直于反射面轴线的z 轴的一个平面
0S ，并设M 为抛物线上的点，P 为0S 上的点，Q 为准线上的点，且此三个点在一条直线上。由抛物线性质，有
FM QM =
故
2FM M P QM M P f
+=+=
因 cos FM r
MP r ψ
?=??'=??
则
cos 2r r f ψ''+= ? 21cos f
r ψ
'=
+
因
sin x r ψ'=，则 2sin 1cos x f
r ψψ
'=
=+
取
2x D =时，0ψψ=得
01
()42
f ct
g D ψ= D f /可以决定长、中、短焦距，一般在设计中，选择长焦距情况（0,
0.252f
D πψ<
>）在长焦距下，有一个使G 达到最佳
f
D
值。 若从G 出发，可以确定口径D ，再选择合适的
f
D
，则抛物面的形状就确定了，即可确定0ψ，则馈源所需的照射角为20
ψ，再根据最佳照射电平便可以设计馈
源。
三、设计计算题
1. 在自由空间中，由两个半波振子组成的二元阵如图所示。已知：
4/λ=d ，/221j I I e π=。要求
①写出E 面和H 面方向图函数；
②用方向图相乘原理，绘出E 面和H 面方向图；
③计算1号振子的辐射阻抗
1r Z 。
附表：半波振子互阻抗表
解：(1) 二元阵总场方向图函数为
0(,)()(,)T a f f f θ?θθ?=
其中半波振子单元方向图函数为：
0cos(cos /2)
()sin f πθθθ
=
二元阵因子方向图函数为：
(,)2cos(/2)a f θ?ψ=，←sin sin d ψβθ?α=+，2/βπλ=，/2απ=
2cos[(sin sin 1)]
4
π
θ?=+ E 面(/2?π=)方向图函数为：cos(cos /2)()2cos[(sin 1)]sin 4
E
f πθπ
θθθ=?+
H 面(
/2θπ=)方向图函数为：()2cos[(sin 1)]4
H f π
??=+
(2) E 面方向图
H 面方向图
(3) 1号单元的辐射阻抗由下式表示
2
111121
r I Z Z Z I =+
其中，
/221/j I I e j π==，1173.142.5Z j =+，
互阻抗
12Z 可查表得：12(/0,/0.25)Z H d λλ==＝40.8-j28.3
得：
173.142.5(40.828.3)r Z j j j =++-＝101.4+j83.3 Ω
2. 计算架高为
/2λ的水平半波天线在垂直于天线轴平面(H 面)内的最大辐射方向m ?和该方向上的方向性系数D 。(设地面为理想导电无限大平面，计算时可参考第一
题附表)
解：水平半波天线在H 面内的方向图函数为
()2sin(cos )H f h θβθ= ←/2h λ=
2sin(sin )
π?= 令
sin(sin )1
π?= 得
sin 1/2m ?=， 即o
30m m
??== 由方向性系数公式 2
max
120r
f D R =
式中，
max 2f =，Re()r r R Z =为辐射电阻，可查表求得。
1112r Z Z Z =-，
1173.142.5Z j =+， 12(/0,/1)Z H d λλ===4＋j17.7
得：
69.124.8r Z j =+Ω ， 69.1r R =Ω
水平半波天线在H 面内的最大辐射方向
m ?上的方向性系数为
D=120×4/69.1=6.95
3. 有一架高为h 的近地水平半波天线如图所示。要求在垂直于天线轴平面(H 面)内的最大辐射方向
o 30m ?=，计算天线的最小架高和该方向上的方向性系数D 。(设
地面为理想导电无限大平面，计算时可参考第一题附表) 解：水平半波天线在H 面内的方向图函数为
()2sin(cos )
H f h θβθ= 22sin(
sin )m h π
λ
=? 由最大辐射方向可知:
2|sin(
sin )|1m h π
λ
?=，可得
221
sin 2
m n h π
πλ
+?=
，0,1,2,n =±±
由
o 30m ?= ，sin 1/2m ?=，且取n =0，得到 /2h λ=
由方向性系数公式 2
max
120r
f D R =
式中，
max 2f =，Re()r r R Z =为辐射电阻，可查表求得。
1112r Z Z Z =-，
1173.142.5Z j =+， 12(/0,/1)Z H d λλ===4＋j17.7
得：
69.124.8r Z j =+Ω ， 69.1r R =Ω
水平半波天线在H 面内的最大辐射方向
m ?上的方向性系数为
D=120×4/69.1=6.95
4. 理想导电地面上有一
/4λ的垂直接地天线，如图所示。要求：
(1) 给出方向图函数并绘出其E 面和H 面方向图；
(2) 计算其辐射阻抗；
(3) 计算出最大辐射方向上的方向性系数。
解：(1) 采用镜像法后，
/4λ的垂直接地天线就可看作是自由空间中的一个半波振子天线。
E 面方向图函数如下，方向图如图所示。
cos(cos /2)
(),0/2sin E f πθθθπθ=
≤≤
H 面方向图函数为
()1H f ?=， 其图形为一个圆。
(2) 垂直接地振子天线的辐射阻抗为：
11173.142.536.5521.2522
r j Z Z j ⊥+=
==+Ω (3) 最大方向上的方向性系数为： 2max 120120
3.2836.55
r f D R ===
比自由空间半波振子天线的方向性系数大一倍。
5. 地面上的二元垂直接地天线阵如下图所示，两单元间距d=
λ/4，馈电电流等幅但1I 的相位滞后于2I 90o
，即/212j I I e π-=，可采用镜像法分析。要求：
(1) 写出二元阵的方向图函数；
(2) 利用方向图相乘原理绘出其E 面和H 面方向图；
(3) 计算阵列中1号单元的辐射阻抗。
解：采用镜像法考虑镜像后，垂直接地二元阵就变为二元半波振子阵问题。总场方向图函数为
0(,)()(,)T a f f f θ?θθ?= 半波振子的互阻抗表
式中，单元半波振子方向图函数为
0cos(cos )
2(,)sin f π
θθ?θ
=
间距为/4d λ=，相位差为/2απ=-的二元阵阵因
子为
12(,)2cos(
cos )2
2
y d
f βα
θ?θ=-
2cos[(sin sin 1)]4
π
θ?=+
■ E 面(yz 平面，
/2?π=)方向图函数为
/2cos(cos )2()(,)|2cos[(sin 1)]sin 4
E T f f ?ππ
θπθθ?θθ===?+
有此画出的方向图为
■ H 面(xy 平面，
/2θπ=)方向图函数为
/2()(,)|12cos[(sin 1)]4
H T f f θππ
θθ??===?+
由此画出的方向图就是心脏形，与上面中间的图完全一样。
■单元天线1的辐射阻抗
/22
1111211121
j r I Z Z Z Z Z e I π=+
=+ 对垂直接地天线
/21111211
()22
j r r Z Z Z Z e π⊥=
=+ 1173.142.5()Z j =+Ω，1240.828.3()Z j =-Ω
1
[73.1j42.5j(40.8j28.3)]2
r Z ⊥=++
-＝50.7+j41.65 Ω
6. 在自由空间中，沿z 轴排列的半波振子二元阵如图所示。已知：
2/2λ= ，/2H λ=，21I I =。要
求
(1)写出E 面和H 面方向图函数；
(2)用方向图相乘原理，绘出E 面和H 面方向图；
(3)计算其中一个振子的辐射阻抗
r Z 。
(4)证明这样的二元阵与一个全波振子的辐射方向图是相同的，并计算二元阵的方向性系数D 。
附表：半波振子互阻抗表 解：二元阵的总场方向图函数为
0()()()T a f f f θθθ=
其中， 0
cos(cos )
2()sin f π
θθθ=
/2
()2cos(cos )|2cos(cos )22
a d d f λβπ
θθθ===
(1) E 面方向图函数为
2
cos (cos )
2()()2
sin E T f f π
θθθθ
== H 面方向图函数为
/2()()|2E T f f θπθθ===
(2) E 面和H 面方向图如下
(3) 由
2
111211121
m r m I Z Z Z Z Z I =+
=+
其中，
1173.142.5Z j =+Ω，查表得 1226.420.2Z j =+Ω
得
73.142.526.420.299.562.7r Z j j j =+++=+Ω
(4) 由
cos(cos )cos()
()sin f βθβθθ
-=
对全波振子
/2λ=，cos(cos )1
()sin f πθθθ
+=
由三角函数的半角公式，
22cos ()1cos(2)x x =+，
可得全波振子的方向图函数为：
2cos (cos )
2()2
sin f π
θθθ
=，与共轴半波振子二元阵的方向图函数完全一样。
由2120()
T m f D R θ∑
=，
其中，
/2()()|2T m T f f θπθθ===，2Re()299.5199r R Z ∑==?=
得
1204
2.4199
D ?=
= (3.824dB)
7. 由四个元天线组成的方阵，其排列如图所示。每个单元到阵中心的距离为8/3λ，各单元的馈电幅度相等，单元1和2同相，单元3和4同相但与1和2反相。试导
出该四元阵H 面内的方向图函数。 解：
解：已知单元到阵中心的距离为
3/8d λ=，12340I I I I I ==-=-=。这个四元阵
可看作是x 轴上的二元阵和y 轴上的二元阵构成。 x 轴上的二元阵阵因子为
(,)2cos(cos )x x
f d θ?βθ=，
cos sin cos x θθ?=
y 轴上的二元阵阵因子为
(,)2c os(c os )y y
f d θ?βθ=，
cos sin sin y θθ?=
元天线的方向图函数为
0()sin f θθ
=
则四元阵总场方向图函数为
0(,)()[(,)(,)]T x y f f f f θ?θθ?θ?=-
2sin [cos(sin cos )cos(sin sin )]d d θβθ?βθ?=-
在xz 平面内(H 面，
/2θπ=)的方向图函数为
()2[cos(cos )cos(sin )]H f d d ?β?β?=-
=
4sin[
(cos sin )]sin[
(cos sin )]2
2
d
d
ββ????-+-
8. 间距为
4/λ=d 的三付对称半波振子平行排列在一直线上，如图所示。设各振子电流幅度关系为1:2:1，相位关系为2/,0,2/ππ-。要求：(1)求
出该三元阵的E 面和H 面方向图函数；(2)利用方向图相乘原理画出方向图；(3)求振子1的辐射阻抗。
附表 半波振子的互阻抗表
解： 已知
/2
10j I I e π=，
20
2I I =，
/230j I I e π-=，/4d λ=。
由题意可将振子2分为激励幅度为
0I 、同一位置的两个振子。
总
场
方
向
图
函
数
为
：
01212,23(,)()(,)(,)
T f f f f θ?θθ?θ?=
单元方向图函数为：0
cos(cos )
2()sin f π
θθθ=
由二元阵因子公式：()2cos(cos )22
a d f βα
θθ=-，/2απ=，可得
单元1、2或2、3阵因子为：12
(,)2cos[(cos 1)]4y f π
θ?θ=-， 组间阵因子为：12,23(,)2cos[(cos 1)]4
y f π
θ?θ=- ，cos sin sin y θθ?=
(1)
E 面方向图(
/2?π=)为:
2/2cos(cos )2()(,)|4cos [(sin 1)]sin 4
E T f f ?ππ
θπθθ?θθ===?-
H 面方向图(
/2θπ=)为： 2/2()(,)|4cos [(sin 1)]4
H T f f θππ
θθ??===-
(2) E 面方向图为
H 面方向图为
(3) 振子1辐射阻抗为：
23111121311
r I I
Z Z Z Z I I =+
+111213
2j Z Z Z =-- =73.1+j42.5-2j(40.8-j28.3)-(-12.5-j29.9)=28-j9.2 (
Ω)
9. 垂直于地面放置的半波振子等幅同相并排二元阵，间距为/2s λ=，距地高度为/4h λ=，并建立坐标系如图所示。要求：(1) 给出E 面和H 面内的方向
图函数；(2) 采用方向图相乘原理画出E 面和H 面内的方向图；(3) 计算1号单元的辐射阻抗；(4)确定最大辐射方向，并计算其方向性系数D 。 (设地面为理想导电无限大平面，计算时可参考附表) 附表：半波振子的互阻抗表
解：总场方向图函数为
01212,12(,)()()(,)T f f f f θ?θθθ?''=
半波振子方向图函数为：0
cos(cos )
2()sin f π
θθθ=。
并排二元阵阵因子为：12
()2cos(sin sin )2
s
f βθθ?=。
采用镜像法的组间阵因子为：
12,12(,)2cos(cos )f h θ?βθ''=。
(1) H 面(xy 平面，
/2θπ=)方向图函数为：/2()(,)|122cos(sin )2
H T f f θππ
?θ??===??
E 面(xz 平面，
0?=)方向图函数为：
0cos(cos )
2()(,)|22cos(cos )sin 2
E T f f ?π
θπθθ?θθ===??
(2)
E 面和H 面内的方向图
(3)
1号单元的辐射阻抗为：
11112111273.1j42.512.5j29.926.4j20.211.9j7.975.1j24.9
r Z Z Z Z Z ''=+++=+--++--=+
(4)
最大辐射出现在
0,/2?θπ==处。总场方向图函数最大值为max /20
(,)|4T T f f θπ?θ?====
总辐射阻抗为
12150.2j49.8r Z Z ∑==+
该方向上的方向性系数为：22
max 120120412.78Re()150.2
T f D Z ∑?===
10、平行于地面放置的半波振子等幅同相共轴二元阵，间距为
/2s λ=，距地高度为/2h λ=，并建立坐标系如图所示。要求：(1) 给出H 面和xz 平面内的
方向图函数；（4分）(2) 采用方向图相乘原理画出H 面和xz 平面内的方向图；（3分）(3) 计算1号单元的辐射阻抗；（4分）(4)求最大辐射方向，并计算其方向性系数D 。（3分）(设地面为理想导电无限大平面，计算时可参考附表)
附表：半波振子的互阻抗表
解：总场方向图函数为
01212,12(,)()()(,)
T f f f f θ?θθθ?''=半
波振子方向图函数为：
0cos(cos )
2()sin f π
θθθ
=。共轴二元阵阵因子为：12
()2cos(cos )2s f βθθ=。 采用镜像法的组间阵因子为：
12,12(,)2sin(sin cos )f h θ?βθ?''=。
(5) H 面(
/2θπ=)方向图函数为：/2()(,)|122sin(cos )H T f f θπ?θ?π?===??
xz 平面(
0?=)的方向图函数为：
0cos(cos )
2()(,)|2cos(cos )2sin(sin )sin 2
xz T f f ?π
θπθθ?θπθθ===??
(6) H 面和xz 平面内的方向图
(7)
1号单元的辐射阻抗为：
11112111273.1j42.526.4j20.24j 17.79j8.986.5j36.1
r Z Z Z Z Z ''=+--=+++----=+
(8) 最大辐射出现在H 面内，其方向由
|sin(cos )|1π?=确定，得o 60?=，即最大辐射方向为：/3,/2?πθπ==。
总辐射阻抗为
12173j72.2r Z Z ∑==+，总场方向图函数最大值为max /2/3
(,)|4T T f f θπ?πθ?====
该方向上的方向性系数为：22
max 120120411.1Re()173
T f D Z ∑?===
11. 理想地面上架设的水平半波天线阵，如图所示，各单元的激励幅度和相位也已标注在图中。要求： (1) 用方向图相乘原理画出天线阵在yz 平面和xy 平面内的方向图； (2) 计算振子I 的辐射阻抗；
(3) 若希望最大辐射方向为
o 15m ?=，试问天线应架设多高？
附表 半波振子的互阻抗表
解：(1) 近地水平半波天线阵的总场方向图函数为
01212,23(,)(,)(,)(,)(,)T jx f f f f f θ?θ?θ?θ?θ?=
本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。为了使性能最佳，PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。 1、简介 天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。为低成本、消费广的应用设计天线，并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。 对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统，它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序，并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。
图1.典型的近距离无线系统 设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。从无线模块发送的能量越大，在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下，传输的距离也越大。另外，天线还有其他不太明显的优点，例如：在某个给定的范围内，设计优良的天线能够发射更多的能量，从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。同样，接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。 最佳天线可以降低PER，并提高通信质量。PER越低，发生重新传输的次数也越少，从而可以节省电池电量。 2、天线原理 天线一般指的是裸露在空间内的导体。该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时，它可作为天线使用。因为提供给天线的电能被发射到空间内，所以该条件被称为“谐振”。 图2. 偶极天线基础 如图2所示，导体的波长为λ/2，其中λ为电信号的波长。信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。按照这个长度，将在整个导线上形成电压和电流驻波，如图2所示。 输入到天线的电能被转换为电磁辐射，并以相应的频率辐射到空中。该天线由天线馈电供电，馈电的特性阻抗为50Ω，并且辐射到特性阻抗为377Ω的空间中。
天线原理与设计习题集 第一章 天线的方向图 1．如图1为一元天线，电流矩为Idz ，其矢量磁位表 示为A r j 0r 4Idz ?βπμ?=e z A ，试求解元天线的远区辐射电磁场。 ?θH E ,2．已知球面波函数r e r j /βψ?=，试证其满足波动方程： 022=+?ψβψ 3．如图2所示为两副长度为λ=A 2的对称线天线，其上的电流分别为均匀分布和三角形分布，试采用元天线辐射场的叠加原理，导出两天线的远区辐射场，方向图函数?θH E ,),(?θf 和归一化方向图函数),(?θF ，并分别画出它们在yoz 平面和xoy 平面内的方向图的示意图。 4．有一对称振子长度为，其上电流分布为：A 2|)|(sin )(z I z I m ?=A β试导出： (1) 远区辐射场; ?θH E ,(2) 方向图函数),(?θf ； (3) 半波天线(2/2λ=A )的归一化方向图函数),(?θF ，并分别画出其E 面 和H 面内的方向图示意图。 (4) 若对称振子沿y 轴放置，导出其远区场表达式和E 面、H 面方向图 函数。 H E , 5．有一长度为2/λ=A 的直导线，其上电流分布为，试求该天线的 方向图函数z j e I z I β?=0)(),(?θF ，并画出其极坐标图。 6．利用方向性系数的计算公式: ∫∫ = ππ ? θθ?θπ 20 2 sin ),(4d d F D 计算：(1) 元天线的方向性系数； (2) 归一化方向图函数为 ???≤≤≤≤=其它,0 0,2/,csc ),(0 0??πθθθ?θF 的天线方向性系数。
(3) 归一化方向图函数为： ?? ?≤≤≤≤=其它,0 20,2/0,cos ),(π ?πθθ?θn F n=1和2时的天线方向性系数。 7．如图3所示为二元半波振子阵，两单元的馈电电流关系为/212j I I e π=，要求导出二元阵的方向图函数),(?θT f ，并画出E 面(yz 平面)和H 面(xy 平面)方向图。 8．有三付对称半波振子平行排列在一直线上,相邻振子 间距为d ，如图4所示。 (1) 若各振子上的电流幅度相等，相位分别为 ββ,0,?时，求xy 面、yz 面和H 面方向图函数。 (2) 若4/λ=d ，各振子电流幅度关系为1:2:1，相位 关系为2/,0,2/ππ?时，试画出三元阵的E 面和H 面方向图。 9. 由四个元天线组成的方阵，其排列如图5所示。每个单元到阵中心的距离为8/3λ，各单元的馈电幅度相等，单元1和2同相，单元3和4同相但与1和2反相。试导出该四元阵的方向图函数及阵因子，并草绘该阵列xoy 平面内的方向图。 10. 设地面为无限大理想导电平面。图6所示为由等幅同相馈电的半波振子组成的水平和垂直二元阵，试求其 E 面方向图函数，要求： (1) 对图(a)求出xz 面和yz 面方向图函数，并画出xz 面的方向图； (2) 对图(b) 求出xz 面、yz 面 和xy 面方向图函数，并画出这三个面内的方向图；。 11．一半波对称振子水平架设在理想导电平面上，架设高度为。试分别画出h 0.25,0.5h λλ=两种情况下的E 面和H 面方向图，并比较所得结果。 12．由长为4/λ=A 的单极天线组成的八元天线阵如图7所示，各单元垂直于地
第八章 口径天线的理论基础(8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方 法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边)
西南交通大学2012－2013 学年第( 2 )学期期 中考试试卷 课程代码 3143373 课程名称 天线原理与设计 考试时间 90分钟 阅卷教师签字： 一． 判断题：（20分）（正确标√，错误标?，每题2分） 1． 元天线的方向性系数为1.5。（√） 2． 元天线的远区辐射场是平面波。（?） 3． 在功率方向图中，功率为主瓣最大值一半对应两点所张的 夹角就是主瓣宽度。（√ ） 4． 侧射式天线阵须满足各单元馈电幅度和相位均相等。（√ ） 5． 坡印亭矢量法可以求出天线的辐射阻抗。（? ） 6． 对称振子的平均特性阻抗愈小，其频率特性就愈好。（√ ） 7． 对称振子的谐振长度总是略大于0.25和0.5。（? ） 8． 右旋圆极化天线可以接收左旋圆极化天线发射的信号。 （? ） 9． 要使接收天线接收到的功率达到最大，需满足阻抗匹配和 班 级 学 号 姓 名 密封装订线 密封装订线 密封装订线
极化匹配。（√ ） 10．笼形天线设计增加了阻抗频带宽度。（√ ） 二． 填空题：（30分，每空2分） 1.在场强方向图中，主瓣宽度是指场强大小下降到最大值的（ 0.707 ）倍处对应的两点之间的夹角。 2. 在功率方向图中，主瓣宽度是指功率大小下降到最大值的（ 0.5 ）倍处对应的两点之间的夹角。 3. 在分贝方向图中，主瓣宽度是指场强的分贝值下降到（-3 ）dB 处对应的两点之间的夹角。 4.当2/(1.44)l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在0 90m θ=。 5.当2/ 1.44l λ≤时，对称阵子的最大辐射方向在 (90)m θ=。 6.半波天线的归一化方向图()cos cos 2( )sin F πθθθ ?? ???=， 方向性系数(1.64)D =，输入阻抗(73.142.5)Z j =+Ω。 7.间距为 d 的二元等幅同相(1,0)m α==阵因子 ()cos ,(2cos )a d f πθ θ?λ =。 8.间距为d 的二元等幅反相(1,)m απ==阵因子 ()cos ,(2sin )a d f πθ θ?λ =。 9. 间距为d 的均匀直线式N 元天线阵的阵因子
微波技术与天线（重修学习作业） 教材：《微波技术与天线》（第三版），王新稳，李延平，李萍，电子工业出版社，2011 第一章传输线理论 1.1 长线理论 1）了解分布参数电路与传输线方程 2）传输线输入阻抗与反射系数 3）传输线工作状态分析，Smith圆图 4）传输线的阻抗匹配 1.2 波导与同轴线 1）导波系统一般分析，波导传输线 2）矩形波导，TE10模分析 学习重点： 1）传输线分析与计算，输入阻抗与驻波分析（习题1-7，1-8，1-10，1-45，1-46）2）阻抗匹配分析与设计；（习题1-21） 3）波导截止模式，矩形波导，TE10模分析；（习题1-25，1-30） 4）矩形波导传输模式与工作参数，矩形波导设计与分析；（习题1-49，1-50） 书本：26页，例1-2；28页，例1-4；40页，例1-10； 第二章微波网络 1）了解网络概念，微波元件等效网络； 2）散射矩阵S；双端口网络传输散射矩阵，工作特性参数 学习重点：1）无耗互易网络S参数， 2）S参数测量；（习题2-11，2-17，书本：105-107页） 第三章微波元件 1）阻抗匹配与变换元件 2）定向耦合元件，匹配双T 3）微波谐振器 学习重点：1）阻抗匹配；（习题3-2）；矩形谐振器；（习题3-28） 2）定向器（习题3-17）；匹配双T（习题3-21）； 书本：152页，例3-6； 第四章天线基本理论 1）了解基本振子的辐射场； 2）对称振子的辐射场 3）发射天线的电参数； 4）接收天线理论；自由空间电波传播 学习重点：1）对称振子方向图（习题4-9）； 2）天线电参数（习题4-20）；电波传播与接收天线理论（习题4-28） 书本：198页，例4-2；199页，例4-3；
第八章 口径天线理论基础 在第七章以前我们讨论的是线状天线，其特点是天线呈直线、折线或曲线状，且天线的尺寸为波长的几分之一或数个波长。所构成的基本理论称之为线天线理论。既使是第七章的开槽缝隙天线，在分析时也是借助了缝隙天线的互补天线—金属线天线来分析。 在实际工作中，还将遇到金属导体构成的口径天线和反射面天线。有时我们统称为口面天线。它们包括：喇叭天线、透镜天线、抛物面天线、双反射面的卡塞格伦天线等。见P169图8-1。它们的尺寸可以是波长的十几到几十倍以上。 口面天线的分析模型如图8-1所示： 图8-1 口面天线的分析模型 S ′为天线金属导体面，为开口面，S S ′＋构成一个封闭面，封闭面内有一源。 S 对这样一个分析模型，要求解空间某点p 处的电磁场E P 、H P 。它们可描述为由两部分组成：一部分是源的直达波，一部分是由天线导体面上感应电流产生的散射场。这种分析方法我们称之为面电流法。面电流法对反射面天线有效，它是分析反射面天线的方法之一。但是，面电流法对喇叭天线、波导口天线一类的口径天线无效，或者说处理很难。我们可采用口径场法。 口径场法步骤： 1、解内问题，即由场源求得口面上的场分布； 2、解外问题，即由口面上场分布求解远区辐射场。 由此可见，反射面天线也可用口径场法分析。 喇叭天线一类：口径场法； 反射面天线一类：口经场法，面电流法。（近似方法） 有的反射面天线如抛物环面，由于口径场不易确定，还只得用面电流法。 口径场法和面电流法都是近似的方法，它们只能求出口径面前方半空间的辐射场，口面后方半空间的场无法求得。实际上口面天线的外表面及口径边缘L 上均有感应电流。这部分电流就是对口面天线后向辐射的主要贡献。但通常的做法是采用几何绕射理论，求由边缘L 产生的绕射。 值得说明的是，口面天线的边缘绕射场与前方半空间的场相比是微不足道的。 如果采用口径场法，那么，现在的问题是：能否用口径天线口面上的场分布来确定天线辐射场？回答是肯定的，这就须由惠更斯—菲涅尔原理来说明。
第二章 天线的阻抗 (2-1) 由以波腹电流为参考的辐射电阻公式：220 30 (,)sin r R d f d d π π ?θ?θθ?π = ? ? 计算对称半波天线的辐射电阻。(提示：利用积分201cos ln(2)(2)x dx C Ci x πππ-=+-?，式中，0.577, 023.0)2(-=πCi ) 解：半波振子天线的辐射方向图函数为 cos(cos ) 2(,)sin f π θθ?θ =， 则 2222000cos (cos )301cos(cos )2sin 60(cos )sin 2(1cos ) r R d d d ππππθπθ?θθθπθθ+==--??? 011130()[1cos(cos )](cos )21cos 1cos d ππθθθθ=+++-? 01cos(cos )1cos(cos )15[](cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ++=++-? 01cos[(1cos )]1cos[(1cos )]15(cos )1cos 1cos d ππθπθθθθ -+--=++-? 1cos[(1cos )] 15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ-+=++? 01cos[(1cos )]15[(1cos )](1cos )d ππθπθπθ--+--? 20 1cos 215x dx x π -=?? 30[ln(2)(2)]C Ci ππ=+- 73.1()=Ω (2-2) 利用下式求全波振子的方向性系数 r R f D ) ,(120),(2?θ?θ= ， θβθβ?θsin cos )cos cos(),( -=f 若全波振子的效率为5.0=a η，求其最大增益的分贝数和3/πθ=时的方向性系数。 解：(1) 求增益(即最大辐射方向上的方向性系数与效率的积) 全波振子半长度为/2l λ=，则 cos(cos )1()sin f πθθθ +=，max /2()|2f f θπθ===，199r R =Ω 2 max 1201204 2.41199 r f D R ?=== 0.5 2.41 1.205A G D η=?=?= (0.8)
第三章 接收天线 (3-1) 已知半波对称振子天线的有效长度e l =λ/π，试求其有效面积。 解：半波振子的有效面积：（P56 已计算出） 1.64D =， 2 20.134D S λλπ == (3-2) 两微波站相距r ，收发天线的增益分别为G r 、G T ，有效面积分别为S r 、S T ，接收天线的最大输出功率为Pr ，发射天线的输入功率P T 。试求证不考虑地面影响时的两天线间的传输系数为 2 22 )4(r S S G G r P P T T r T r T r λπλ=== 并分析其物理意义。 解： 24r r G S λπ?= , 2 4T T G S λπ ?= r 2 4T T r P P G S r π∴= ?? 2 22 444r T r T r T P G S G G T P r r λπππ??===? 2 2 222444r T r T T r S S S S G G r r r λπππλλ??=?=?= ??? 费里斯传输方程是说明接收功率r P 与发射天线输入功率T P 之间的关系的方程，传输系数T 与空间衰减因子2 ( )4r λπ和收发天线的增益r G 和T G 成正比；或与收发天线的有效面积r S 和T S 成正比，与距离和工作波长的平方2()r λ成反比。 (3-3) 如图中的两半波振子天线一发一收，均处于谐振匹配状态。接收点在发射点的θ角方向，两天线相距r ，辐射功率为P T 。 试问： 1）发射天线和接收天线平行放置时收到的功率是否最大？写出表示式。当 60=θ°，r=5km ，P T =10W 时，计算接收功率。 2）计算上述参数时的最大接收功率，此时接收天线应如何放置？ 解：(1) 平行放置时接收到的功率不是最大。
[5] C.-P.Chen,K.Sugawara,Z.Ma,T.Anada,and D.W.P.Tomas, “Compact magnetic loop probe for microwave EM?eld-mapping and its applications in dielectric constant measurement,”in Proc.Eur.Microw. Conf.,Oct.2007,pp.226–229. [6]N.Ando et al.,“Miniaturized thin-?lm magnetic?eld probe with high spatial resolution for LSI chip measurement,”in Proc.Int.Symp. https://www.doczj.com/doc/f817664517.html,pat.(EMC),vol.2.Aug.2004,pp.357–362. [7]N.Tamaki,N.Masuda,T.Kuriyama,J.-C.Bu,M.Yamaguchi,and K.-I. Arai,“A miniature thin-?lm shielded-loop probe with a?ip-chip bonding for magnetic near?eld measurements,”https://www.doczj.com/doc/f817664517.html,mun.Jpn.,vol.88, no.4,pp.37–45,2005. [8]H.-H.Chuang et al.,“A magnetic-?eld resonant probe with enhanced sensitivity for RF interference applications,”IEEE Trans.Electromagn. Compat.,vol.55,no.6,pp.991–998,Dec.2013. [9]Y.-T.Chou and H.-C.Lu,“Magnetic near-?eld probes with high-pass and notch?lters for electric?eld suppression,”IEEE Trans.Microw. Theory Techn.,vol.61,no.6,pp.2460–2470,Jun.2013. [10]W.H.Haydl,“On the use of vias in conductor-backed coplanar circuits,” IEEE Trans.Microw.Theory Techn.,vol.50,no.6,pp.1571–1577, Jun.2002. [11]M.Yu,R.Vahldieck,and J.Huang,“Comparing coax launcher and wafer probe excitation for10mil conductor backed CPW with via holes and airbridges,”in IEEE MTT-S Int.Microw.Symp.Dig.,vol.2.Jun.1993, pp.705–708. [12] E.R.Pillai,“Coax via—A technique to reduce crosstalk and enhance impedance match at vias in high-frequency multilayer packages veri?ed by FDTD and MoM modeling,”IEEE Trans.Microw.Theory Techn., vol.45,no.10,pp.1981–1985,Oct.1997. [13]T.Harada,H.Sasaki,and E.Hankui,“Time-domain magnetic?eld waveform measurement near printed circuit boards,”Elect.Eng.Jpn., vol.125,no.4,pp.9–18,1998. A Wideband High-Gain Cavity-Backed Low-Pro?le Dipole Antenna Jian-Ying Li,Rui Xu,Xuan Zhang,Shi-Gang Zhou, and Guang-Wei Yang Abstract—In this communication,a compact,wideband,low-pro?le, and high gain dipole antenna is proposed.A microstrip coupling line is used to feed the ellipse pairs,which is two arms of the antenna. This simple feeding structure can signi?cantly enhance the impedance bandwidth(IBW).A cavity-backed structure is adopted to achieve the low-pro?le antenna.With the in?uence of the cavity-backed structure, the new antenna has a higher gain over the whole frequency band. An optimized antenna with a height of only0.17λ(whereλis the free space wavelength at the lowest frequency)is designed and measured. The measured result shows that the IBW for VSWR<2is117% (2.48–9.51GHz).Further,the gain bandwidth(Gain>6dBi)from 2.57to8.73GHz is more than108.9%.The antenna radiation pattern performs well over the whole band,and the peak gain can reach11.8dBi. Index Terms—Broadband antenna,higher antenna gain,low-pro?le. I.I NTRODUCTION In recent years,with the rapid development of modern wireless communication technologies,such as2G,3G,Wi-Fi,and4G LTE, and to meet the demand for simultaneous operation of such commu-nication systems,compact ultrawideband low-pro?le antennas have attracted increasing attention.In addition to the above communication systems,low-pro?le wideband antennas are used in such applications as ground-penetrating radar,through-wall radar,medical imaging,and precision location systems.There is an intensive demand to design an antenna suitable for the modern wireless systems with a compact structure,a broad operating band,stable radiation patterns,and higher gain over the whole working frequency band. The printed dipole[1]antenna,which includes a center-fed copla-nar strip dipole,a double-sided printed dipole,and a folded printed dipole,has a compact size.Additionally,the planar printed-strip dipole antenna has many other advantages,such as easy fabrication,a broad bandwidth,lower surface wave excitation,and low cost.In[2], a printed fat dipole fed by a tapered microstrip balun is discussed, which has a wide bandwidth of96%and little squint radiation pat-terns.Numerous antennas have been developed and are found in the literature[3]–[8].In[3],the antenna is excited by a coaxial probe that works as a balun,limiting the antenna impedance bandwidth(IBW). The antennas in[4]–[7]are fed by a microstrip feed-line to achieve a broad bandwidth.In[7],the antenna pro?le is decreased to0.1λ(whereλis the free space wavelength at the lowest frequency),but the antenna gain is very low at lower frequencies.The antenna in[8] is fed by a coupling microstrip line with a simple structure.However, the radiation patterns of this antenna deteriorate at the high-frequency band,and the antenna height is a little bigger(0.24λ).In[9],the antenna is excited by an air microstrip line embedded in the patch, Manuscript received November11,2015;revised August5,2016; accepted September2,2016.Date of publication October24,2016;date of current version December5,2016.This work was supported in part by the National Natural Science Foundation of China under Grant61271416 and Grant61301093and in part by the Fundamental Research Funds for the Central Universities under Grant GEKY8002. The authors are with the School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072,China(e-mail: jianyingli@https://www.doczj.com/doc/f817664517.html,;rxuilj@https://www.doczj.com/doc/f817664517.html,). Color versions of one or more of the?gures in this communication are available online at https://www.doczj.com/doc/f817664517.html,. Digital Object Identi?er10.1109/TAP.2016.2620607 0018-926X?2016IEEE.Personal use is permitted,but republication/redistribution requires IEEE permission. See https://www.doczj.com/doc/f817664517.html,/publications_standards/publications/rights/index.html for more information.
第八章 口径天线的理论基础 (8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , >>D (最大的一边) 推广到球坐标系：sin cos sin sin cos x r y r z r θφθφθ=??? =???=? r = ,S S x y r < 天线原理与设计复习 一、填空题 1. 天线的主要作用是________________, ___________________________。 2. 天线辐射方向图一般是一个空间三维的曲面图形，但工程上为了方便常采用通过_____________方向的两个正交平面上的剖面来描述天线的方向图。对于线极化天线，这两个正交的平面通常取为________面和________面。 3. 天线方向图的E面是指通过_______________方向且平行于_______________的平面。 4. 设某天线的远区辐射电场表示为，，，则坡印亭矢量表示为_________________________，其辐射功率表示为_________________________。 5. 半功率波瓣宽度指方向图主瓣上之间的夹角，或场强下降到最大值的_______处或分贝值从最大值下降处对应两点之间的夹角。 6. 设某天线的辐射电场主瓣最大值为，副瓣最大值为，则其副瓣电平定义式为 (dB)。 7. 天线方向性系数D是用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。若已知自由空间的方向图函数为，则最大指向()上的D=_______________,若已知对称振子天线的辐射电阻为，则D=_________________，若已知天线的效率为，则增益G=____________。 8．半波对称振子的带宽决定于，而对数周期振子天线的带宽则是由决定。 9. 理想点源天线是指的假想点源天线，其辐射方向图在空间是面。 10. 在某方向()上，设理想点源天线的电场强度为，某天线的电场强度为 ，则天线的方向性系数和增益的定义表达式均可写作，它们的定义区别为前者是为条件，后者是为条件。 11. 如果某天线为圆极化天线，在球坐标系下该天线的远区辐射电场应该有 两个分量，且这两个分量在最大辐射方向上应满足，的条件。对线极化 天线原理与设计习题集解答-第8-11章 第八章 口径天线的理论基础 (8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。 (8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。''PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向 图为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也 可用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos )2SP j r S SP jE dE e r βθλ-?= ?+?? 222)()(z y y x x r S S SP +-+-= r , r sp >>D (最大的一边) 推广到球坐标系：sin cos sin sin cos x r y r z r θφθφθ=??? =???=? r =,S S x y r < 第八章口径天线的理论基础 (8-1) 简述分析口径天线辐射场的基本方法。 答：把求解口径天线在远区的电场问题分为两部分： ①. 天线的内部问题； ②. 天线的外部问题； 通过界面上的边界条件相互联系。 近似求解内部问题时，通常把条件理想化，然后把理想条件下得到的解直接地或加以修正后作为实际情况下的近似解。这样它就变成了一个与外部问题无关的独立的问题了。 外部问题的求解主要有： 辅助源法、矢量法，这两种是严格的求解方法； 等效法、惠更斯原理法、几何光学法、几何绕射法，这些都是近似方法。(8-2) 试述几何光学的基本内容及其在口径天线设计中的应用。 答：在均匀的媒质中，几何光学假设能量沿着射线传播，而且传播的波前（等相位面）处处垂直于射线，同时假设没有射线的区域就没有能量。 在均匀媒质中，射线为直线，当在两种媒质的分界面上或不均匀媒质传播时，便发生反射和折射，而且完全服从光的反射、折射定律。 B A l nds =? 光程长度： 在任何两个给定的波前之间，沿所有射线路径的光程长度必须相等，这就是光程定律。'' PdA P dA = 应用： ①. 可对一个完全聚焦的点源馈电的天线系统，求出它在给定馈源功率方向图 为P(φ,ξ)时，天线口径面上的相对功率分布。 ②. 对于完全聚焦的线源馈电抛物柱面天线系统，口径上的相对功率分布也可 用同样类似的方法求解。 (8-3) 试利用惠更斯原理推证口径天线的远区场表达式。 解：惠更斯元产生的场： (1cos) 2 SP j r S SP jE dE e r β θ λ -? =?+? ? 2 2 2) ( ) (z y y x x r S S SP + - + - =r , r sp>>D (最大的一边) 推广到球坐标系： sin cos sin sin cos x r y r z r θφ θφ θ =? ? ? =? ? ?= ? r= , S S x y r << 第一章绪论 一、绪论 1.1课题的研究背景及意义 自古至今，通信无时无刻不在影响着人们的生活，小到一次社会交际中的简单对话；大到进行太空探索时，人造探测器与地球间的信息交换。可以毫不保留地说，离开了通信技术，我们的生活将会黯然失色。近年来，随着光纤技术越来越成熟，应用范围越来越广。在广播电视领域，光纤作为广播电视信号传输的媒体，以光纤网络为基础的网络建设的格局已经形成。光纤传输系统具有的传输频带宽，容量大，损耗低，串扰小，抗干扰能力强等特点，已成为城市最可靠的数字电视和数据传输的链路，也是实现直播或两地传送最经常使用的电视传送方式。随着全球通信业务的迅速发展，作为未来个人通信主要手段的现代通信技术引起了人们的极大关注，我国在移动通信技术方面投入了巨大的人力物力，我国很多地区的电力通信专用网也基本完成了从主干线向光纤过度的过程。目前，电力系统光纤通信网已成为我国规模较大，发展较为完善的专用通信网，其数据、语音，宽带等业务及电力生产专业业务都是由光纤通信承载，电力系统的生产生活，显然，已离不开光纤通信网。 无线通信现状另一非常活跃的通信技术当属，无线通信技术了。无线通信技术包括了移动通信技术和无线局域网（WLAN）技术等两大主要方面。移动通信就目前来讲是3G 时代，数字化和网络化已成为不可逆转的趋势。目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段。无线局域网可以弥补以光纤通信为主的有线网络的不足，适用于无固定场所，或有线局域网架设受限制的场合，当然，同样也可以作为有线局域网的备用网络系统。WLAN，目前广泛应用IEEE802.11 系列标准。其中，工作于2.4GHZ 频段的820.11 可支持11Mbps 的共享接入速率；而802.11a 采用5GHZ频段，速率高达54Mbps，它比802.11b 快上五倍，并和820.11b兼容。给人们的生活工作带来了很大的方便与快捷。 在整个无线通信系统中，用来辐射或接收无线电波的装置成为天线，而通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备都是通过无线电波来传递信息的，均需要有无线电波的辐射和接收，因此，同发射机和接收机一样，天线也是无线电技术设备的一个重要组成部分，其性能的优良对无线通信工程的成败起到重要作用。天线的作用首先在于辐射和接收无线电波，但是能辐射或接收电磁波的东西不一定都能作为天线。任何高频电路，只要不被完全屏蔽，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或从周围空间或多或少地接收电磁波，但是任意一个高频电路并不一定能用作天线，因为它的辐射或接收效率可能很低，要能够有效地辐射或接收电磁波，天线在结构和形式上必须满足一定的要求。快速发展的移动通信系统需要的是小型化、宽频带、多功能(多频段、多极化)、高性能的天线。微带天线作为天线家祖的重要一员，经过近几十年的发展，已经取得了可喜的进步，在移动终端中采用内置微带天线，不但可以减小天线对于人体的辐射，还可使手机的外形设计多样化，因此内置微带天线将是未来天线技术的发展方向之一，设计出具有小型化的微带天线不但具有一定的理论价值而且具有重要的应用价值，天线原理与设计题库
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