天线理论与技术课程内容(10.10)
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《天线理论与设计》研究生课程教学大纲课程类别:专业基础课课程名称:天线理论与设计开课单位:信息与通信工程学院课程编号:总学时:20 学分:1适用专业:电子与通信工程先修课程:大学物理、矢量分析与场论、电磁场与电磁波一、课程在教学计划中地位、作用天线理论与设计主要研究无线电波传播的辐射与接收,从理论上阐述天线的基本原理,天线的类型与应用范围,常用天线的形式,结构,性能,以及测试与设计方法,通过本课程的学习和实践,使学生能够比较系统和全面地掌握天线理论与设计的基本概念、原理和主要先进而实用的技术,了解天线理论与设计的技术特点、发展和实际应用情况,具备一定的天线理论与设计理论基础。
为今后从事天线理论与设计打下基础。
二、课程内容、基本要求第1章天线基础知识1.了解天线在无线系统中的作用、天线的分类2.掌握电流元、磁流元的辐射3.掌握发射天线的电参数、互易定理与接收天线的电参数,理解各项参数的基本概念4.掌握对称振子的基本特点、理解天线阵的方向性、对称振子阵的阻抗特性,学会天线阵的参数分析方法5.了解无限大理想导电反射面对天线电性能的影响第2章简单线天线1.理解水平对称天线的方向性、输入阻抗、方向系数、尺寸选择,掌握常用水平对称天线的设计方法2.掌握不同直立天线的基本特点与设计方法3.理解环形天线的基本特性与设计方法4.理解引向天线与背射天线的工作特点第3章行波天线1.理解行波单天线及菱形天线的工作原理与应用场合,掌握此类天线的参数分析方法2.理解螺旋天线的工作原理与应用场合,掌握螺旋天线的参数分析方法第4章非变频天线1.掌握非变频天线的基本概念2.理解阿基米德螺旋天线的工作原理与设计方法3.理解对数周期天线的工作原理与设计方法第5章缝隙天线与微带天线1.理解缝隙天线、缝隙天线阵的工作原理与设计方法2.理解矩阵微带天线、双频微带天线的工作原理与设计方法第6章面天线1.理解等效原理与惠更斯元的辐射2.掌握平面口径的辐射一般计算公式、同相平面口径的辐射、同相平面口径方向图参数、相位偏移对口径辐射场的影响3.理解矩形喇叭天线的口径场与方向图4.理解圆锥喇叭、馈源喇叭、旋转抛物面天线几何特性与工作原理以及抛物面天线的方向系数和增益系数,掌握此类天线的分析设计方法5.掌握卡塞格伦天线的工作原理6.理解喇叭抛物面天线第7章智能天线1.掌握智能天线的基本原理2.了解自适应数字波束形成3.理解多波束天线。
第一章天线基础内容提要本章首先说明天线的作用和本质,接着简述单位制和电磁场方程,最后着重讲述电磁辐射的基础——电流元的辐射、磁流元的辐射和面元的辐射。
1.1 天线的作用和分类1.1.1 天线的作用和本质当今社会已进入信息社会。
随时随地、快速方便的进行信息交换,已成为社会生活的一大需求。
利用无线方式即空间电磁波传送信息(语音、图像、数据等),已为人们广泛接受。
而要进行这种传送,发方必须有一个把包含传送信息的高频信号变换为空间电磁波辐射出去的设备,收方则要有一个接收空间电磁波并把它变换成电路中的高频电信号的设备。
这种能有效地辐射或接收电磁波的设备,称为天线。
其中辐射电磁波的,称为发射天线;接收电磁波的,称为接收天线。
因此,天线本质上是一个换能器。
它完成电路中的高频电流(或导波)能量与空间电滋波能量的相互转换。
1.1.2 天线的分类及其分析方法天线种类繁多。
分类方法也不少。
其中有按工作波段(或频段)分的,如长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。
有按用途分的,如电视接收天线、电视发射天线、通信天线、雷达天线等。
有按几何形状分的,如螺旋天线、环形天线、喇叭天线、蝙蝠翼天线等。
有按性能分的,如按增益分的高增益天线、低增益天线,按方向特性分的定向天线、全向天线,按极化特性分的园极化天线、线极化天线,按带宽分的宽带天线、窄带天线等等。
我们这里从分析研究方便出发,将天线分成两类。
一类称为线天线,它是指由直径远小于工作波长的金属导线组成的天线。
另一类称为面天线,它是指由尺寸远大于工作波长的金属面或介质面组成的天线。
两者基本辐射原理相同,但分析方法不一样。
对于线天线,我们可以把它分成许多小段。
只要分得足够小,每一小段都可看成一个电流元。
这样,整个天线的辐射场,就可认为是所有电流元产生的辐射场的迭加。
因此对线天线,它的辐射特性可以直接从电流元的辐射场出发,通过线积分求出。
对于面天线,可以根据惠更斯原理,利用克希荷夫公式求解。
《天线技术》课程教学大纲课程编号: 课程名称:天线课程类型: 专业课学分数: 2学时数:64 其中:实验/上机/实训学时:无先修课程: 电磁波与电磁场理论后续课程:现代通信技术适用专业: 信息与通信等理工科专业开课单位:信息工程学院一、课程性质、目得与任务本门课程遵循面向21世纪、能力为本、培养应用型人才得原则,力求做到取材精练、重点突出、概念清楚、基本理论分析简明易懂,注重对实际工程设计与实际应用得介绍, 同时还增加了对近年来得新技术与新应用得介绍。
各章得最后均留有习题,以方便学生学习、理解与掌握所学得内容。
二、课程建议学时分配三、课程教学内容与基本要求本门课程首先简要介绍了天线在无线通信系统中得重要作用、无线电波传播得基本知识,包括地面波传播,空间波传播,以及视距传播等,以及天线辐射与接收得基本理论与主要特性参数,然后从通信工程应用得角度出发,介绍了各种类型天线得设计及应用得有关知识与技术,这些天线包括:对称天线、折合天线、单极天线、阵列天线、引向天线、电视发射天线、移动通信基站天线、喇叭天线、抛物面天线、卡塞格伦天线、各种类型得宽频带天线、智能天线、缝隙天线与微带天线等。
同时,还介绍了天线测试技术及天线得安装与调试技术。
(一)绪论(4学时:其中理论4学时)1、教学主要内容1.1 天线在无线通信系统中得作用1.2 天线得分类1.3无线电波得传播1.3.1电波传播得基本知识1.3.2视距传播1.3.3空间波传播1.3.4地面波传播1.3.5多经传播及衰落问题2、教学基本要求理解天线在无线通信系统中得作用; 了解天线得分类以及电波传播得基本知识;掌握无线电波得传播方式:视距传播空间波传播地面波传播;了解电波在传播中会遇到得常见问题:多径传播及衰落问题3、教学重点与难点重点:三种电波得传播方式难点:多径传播及衰落得概念4、思考与练习章节思考与练习1,7,9题。
(二)天线辐射与接收得基本理论及主要特性参数(4学时:其中理论4学时)1、教学主要内容2、1 天线辐射得基本原理2.1.1 电基本振子得辐射2.1.2磁基本振子得辐射2、2 发射天线得主要特性参数2.2.1天线得方向特性及方向图2.2.2 天线得增益与天线得效率2.2.3 天线得阻抗特性2.2.4 天线得有效长度2.2.5 天线得极化特性2.2.6 天线得频带宽度2、3接收天线得基本原理2.3.1 天线接收无线电波得基本原理2.3.2 接收天线与发射天线得互易性2.3.3 接收天线得某些特殊要求2、教学基本要求理解天线辐射得基本原理,包括电基本振子得辐射,磁基本振子得辐射得基本构成与辐射原理;理解发射天线得主要特性参数,包括天线得方向特性及方向图,天线得增益与天线得效率,天线得阻抗特性,天线得有效长度,天线得极化特性,天线得频带宽度;了解接收天线得基本原理以及某些特殊要求。
《天线理论与技术》教学大纲Antenna Theory and Technology第一部分大纲说明1. 课程代码:2. 课程性质:专业学位课3. 学时/学分:40/34. 课程目标:通过这门课的学习,使学生掌握天线的基础知识、常用天线的结构及分析方法。
配合相关软件的学习,最终使学生达到能够独立完成常用及新型天线的设计及改进方法。
5. 教学方式:课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式:考试7. 先修课程:电磁场与波、高频电子电路8. 本课程的学时分配表9. 教材及教学参考资料:(一)教材:宋铮,天线与电波传播,西安:西安电子科技大学出版社,2003年版(二)教学参考资料:1、John D. Kraus,天线(第三版),北京:电子工业出版社,2008年版2、Law & Kelton,Electromagnetics with Application ,北京:清华大学出版社,2001年版3、Warren L. Stutaman,天线理论与设计,北京:人民邮电出版社,2006年版4、卢万铮,天线理论与技术,西安:西安电子科技大学出版社,2004年版5、李莉,天线与电波传播,北京:科学出版社,2009年版第二部分教学内容和教学要求本课程讲授天线的基本理论和设计方法,主要内容有:天线的基本知识、常用天线的结构和分析方法、天线仿真与设计的常用软件、常用天线及新型天线的设计和改进方法。
第一章时变电磁场教学内容:1.1 麦克斯韦方程1.2 时变电磁场的边界条件1.3 波动方程与位函数1.4 位函数求解1.5 时变电磁场的唯一性定理1.6 时变电磁场的能量及功率1.7 正弦时变电磁场1.8 正弦时变电磁场中的平均能量与功率教学要求:本章是本课程的基础内容,讲授过程中注意和后续章节具体天线的分析和设计的结合。
教学建议:1.重点是麦克斯韦方程和时变电磁场的边界条件的分析方法。
2.讲授过程中注重讲授和后续章节内容的联系。
天线理论与技术
天线理论与技术是相关的电子学和无线电技术的一个基础性理论。
它是无线电接收和发射的一个重要组成部分,是通信和无线电技术的基础。
天线理论是从电磁场理论出发,研究电磁波在空间中的传播和接收的基础理论。
它的研究内容主要有天线增益、阻抗、水平增益等。
天线技术主要包括天线设计、天线制造、天线测试和天线安装等。
天线设计包括对天线特性的研究,如大小、形状、频率等,以及天线的构造。
天线制造指的是根据设计方案,采用不同的材料,制作出具有指定参数特性的天线。
天线测试主要是针对天线构造、频率和参数进行测量,以确定其是否符合设计要求。
天线安装是指将天线安装到指定的结构物上,以保证天线的正常工作。
天线理论与技术的研究和应用,不仅可以提高无线电技术的质量,而且可以有效提升无线电的发射与接收效率,从而更好地满足各种通信需求。
天线原理书籍范文《天线原理与技术》《天线原理与技术》是一本专门介绍天线领域知识的重要教材与参考书籍。
本书由美国天线专家Constantine A. Balanis所著,首次出版于1982年,至今已经多次修订。
本文将对该书的内容和特点进行详细介绍。
《天线原理与技术》主要内容分为12个章节,全面涵盖了天线理论的基本概念、天线参数、天线阵列、天线辐射模式、电波传播、天线设计、天线测量等内容。
下面将分别对几个主要章节进行介绍。
第一章为引言,主要介绍了天线的基本概念、作用和重要性,并对天线技术的发展和应用进行了简要概述。
第二章介绍了电磁场的基本概念,从麦克斯韦方程组的电磁学基础开始,解释了电磁场的起源和性质,为后续章节的内容打下了坚实的基础。
第三章主要讨论了天线的电磁学基础,包括天线的辐射原理、辐射电磁场的特性以及天线的基本参数。
第四章介绍了各类常见的线性天线的工作原理和特点,包括偶极子天线、单馈电耦合天线、多馈电耦合天线等。
对于学习者来说,这些基本的线性天线是理解天线原理的关键。
第五章详细介绍了天线阵列的原理与设计方法,包括线性、平面和体形阵列。
这些阵列天线巨大地提高了天线的指向性和扫描能力,广泛应用于卫星通信、雷达系统等领域。
第六章至第九章分别介绍了小型天线、宽频带天线、移动通信天线和天线辐射模式。
这些章节深入讨论了这些特定类型天线的设计原理、性能特点和应用技术。
第十章从天线的最优化设计角度讨论了天线设计过程中的一些常见问题,包括天线增益、带宽、效率、方向性和偏振特性的最优化设计方法。
第十一章介绍了天线测量技术和方法,包括天线参数的测量、天线阵列的测量和电磁辐射测量等。
这些测量技术对于天线工程师和研究人员来说非常重要。
最后一章对天线与其他无线通信系统的耦合问题进行了探讨,如天线与微波集成电路(MIC)的耦合、天线与天线之间的耦合等。
《天线原理与技术》这本书有以下几个特点:首先,内容全面且深入浅出,涵盖了天线领域的各个方面的知识,无论是专业研究者还是初学者都能够从中获益。
天线理论与技术教学设计一、引言天线是无线通信系统中非常重要的组成部分,其影响着系统的性能和覆盖范围等多个方面。
因此,在无线通信系统设计中天线理论和技术的教学是必须的。
本文将对天线理论和技术的教学进行设计,并分析教学的需求与特点,讨论如何更好地实现教学目标。
二、教学目标•熟悉天线的基本理论和概念•理解天线的性能参数和测试方法•掌握天线设计和制造的基本步骤和方法•能够应用天线技术进行无线通信系统的设计和优化•提升学生的实践能力和团队合作能力三、教学内容1.天线的基本理论和概念天线的基本理论包括天线的辐射机制、天线特性参数和天线性能测试等内容。
学习这些内容可以帮助学生理解天线的基本原理和技术,并具备分析天线工作状态的能力。
2.天线的性能参数和测试方法天线的性能参数包括天线的增益、方向图、波束宽度、驻波比等参数,这些参数可以描述天线的信号辐射能力。
通过学习天线参数测试方法,可以帮助学生掌握如何使用测试工具和分析天线的测试数据。
3.天线设计和制造的基本步骤和方法天线的设计和制造是本课程的重点,学生需要学习天线的设计流程、仿真工具和天线制造的工艺流程等内容。
通过实践,学生可以掌握天线设计的基本方法和技能。
4.应用天线技术进行无线通信系统的设计和优化天线技术在无线通信系统中扮演着重要的角色,学习了天线基本知识和技能后,学生需要应用天线技术进行无线通信系统的设计和优化。
学生需要掌握如何考虑天线的因素进行系统设计和优化。
四、教学方法本课程采用以学生为中心的教学法,通过授课、讨论、实验、课程设计等方式来完成教学任务,其中教学方法主要包括以下几点:1.理论授课:通过讲解和提问的方式,确保学生掌握天线的基本理论和概念。
2.实验操作:通过科学严谨的实验操作,确保学生掌握天线参数测试方法和天线设计的基本技能。
3.课程设计:通过课程设计,让学生深入了解天线设计和制造的流程,解决一系列在实践中遇到的问题,并通过团队协作完成设计任务。
天线技术的原理与应用天线技术是一门涉及电子学、电磁学、数学和物理学等学科的交叉学科,它主要关注的是天线的设计和制造,以及天线在无线通信和雷达等领域的应用。
天线技术的高度发展推动了通信、导航、雷达和卫星通讯等领域的快速发展。
本文将简要介绍天线技术的原理和应用。
一、天线技术的原理1. 电磁学原理天线技术的核心理论是电磁学,通常涉及电磁波和天线之间的相互作用。
根据麦克斯韦方程组,当电磁波穿过介质界面时,会发生反射和折射,因此,天线的有效性和性能因素包括电磁波的极化、频率、方向和阻抗匹配等。
天线的设计和性能取决于要传输的信号类型和传输距离。
2. 天线与电路的相互作用天线与电路之间的相互作用很重要,这决定了天线的功率转换效率。
因此,天线的设计要考虑与所连接电路的匹配。
传输信号与接收天线之间的匹配与设计有关,因为阻抗匹配问题可以严重影响信号传输和接受的有效性。
3. 天线的几何形状天线的尺寸和形状是影响天线性能的重要因素。
增加天线的高度可以提高天线在水平方向上的辐射效率,同时增加天线的宽度则可以提高天线的线极化和垂直辐射效率。
此外,天线的几何形状还决定了天线的发射和接收方向,并为所传输信号选择正确的方向。
例如,圆形天线可以实现全向辐射特性,而方形天线则可以实现方向性辐射。
二、天线技术的应用1. 通信领域无线通信是现代通信技术的基石,天线技术是无线通信中不可或缺的一环。
通过无线天线,我们可以在较短的时间内传输大量信息,包括语音、文字、图像和视频等。
在无线通信应用中,天线需要在频率、带宽、极化、干扰和遮挡等方面具有稳定优异的性能。
2. 导航领域GPS是全球定位系统的缩写,它是基于天线技术的应用之一。
GPS利用地面和太空中的发射器和接收器,通过三角定位理论精准测量测地定位和导航。
天线技术解决了GPS定位中的准确定位问题,以及提供了实现定位、跟踪和导航等领域的属性。
3. 雷达领域雷达是信号处理和天线技术的完美融合,通过发射器和接收器发送和接收电磁波信号,在探测目标方向、距离和速度等方面发挥了至关重要的作用。
天线理论与技术
天线理论与技术
天线理论与技术是无线通信、无线定位和雷达系统等无线电系统中必不可少的一部分。
它们控制和确定无线电系统的性能和可靠性。
它们是无线电系统中最重要的一部分,控制着整个系统的可靠性和性能。
天线理论主要关注天线的特性,包括电和磁场的特性、传播模型、天线的设计和调节、多坐标系统的性能分析等。
它主要研究天线的特性,探讨如何有效地传播信号,以及如何有效地设计、控制和操纵天线,以达到最佳的性能。
天线技术主要关注实际的天线的设计和制造,它涉及到天线的结构设计、制造技术和材料选择等。
它包括多层次的设计,从基本的天线元件到高级的传感器系统,用于检测、定位和定向等应用。
天线理论与技术的结合使得无线电系统的性能和可靠性得到极大的提高。
它们的研究和开发,是无线电系统技术发展的重要基础。
随着科学技术的发展,未来天线理论与技术将发展出更加先进的技术,如空间增强技术、多坐标系统、移动定位系统等,以满足更加复杂的应用需求。
未来,天线理论与技术将会对无线电系统的发展作出更大的贡献,为各种无线技术的发展提供更多的可能性。