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3.2.3自相移十字交叉偶极子天线设计实例 3.3印刷自相移十字振子天线 3.3.1小型化印刷十字振子天线的设计过程 3.3.2天线参数分析 3.3.3天线测试和讨论 3.4宽带十字交叉偶极圆极化天线 3.4.1十字交叉偶极子圆极化天线的宽带化原理 3.4.2宽带十字交叉偶极子圆极化天线设计实例 参考文献 第4章微带圆极化天线 4.1微带圆极化天线原理及实现方式 4.1.1单馈点探针馈电方式 4.1.2微带线直接馈电方式 4.1.3口径耦合馈电方式 4.1.4多馈点网络馈电方式 4.2单馈点探针馈电圆极化微带天线 4.2.1方形切角圆极化微带天线 4.2.2缝隙加载单频段圆极化微带天线 4.2.3缝隙加载双频段圆极化微带天线 4.2.4枝节加载圆极化微带天线 4.3单馈点探针馈电层叠圆极化微带天线 4.3.1双层方形切角贴片圆极化天线 4.3.2准方形双层贴片圆极化天线 4.3.3层叠式圆形开槽圆极化天线 4.4微带线馈电圆极化微带天线 4.4.1微带线直接馈电的圆极化微带天线 4.4.2微带线临近耦合馈电的圆极化微带天线 4.4.3共面波导馈电的圆极化微带天线 4.4.4口径耦合圆极化天线 4.5多馈点网络馈电圆极化微带天线 4.5.1双馈点H形缝隙耦合馈电圆极化微带天线 4.5.2多馈点L形探针馈电圆极化微带天线 参考文献 第5章螺旋天线 5.1螺旋天线基本结构 5.2轴向模螺旋天线 5.2.1圆极化工作原理 5.2.2单元间相位差 5.2.3辐射方向图 5.2.4天线设计 5.2.5主要参数分析 5.3改进型轴向模螺旋天线 5.3.1锥顶螺旋天线 5.3.2锥螺旋天线 5.3.3不均匀直径螺旋天线 5.4带反射腔螺旋天线 5.5法向模螺旋天线 5.6多臂螺旋天线 参考文献 第6章四臂螺旋天线 6.1四臂螺旋天线原理 6.1.1四臂螺旋天线的结构 6.1.2四臂螺旋天线辐射场 6.2四臂螺旋天线的主要参数分析 6.2.1轴长、圈数对四臂螺旋天线性能的影响 6.2.2旋转角对四臂螺旋天线性能的影响 6.2.3半径与螺距比对四臂螺旋天线方向图的影响 6.3四臂螺旋天线的实现 6.3.1自相移四臂螺旋天线 6.3.2移相网络馈电四臂螺旋天线 6.4四臂螺旋天线的研究新方向 6.4.1小型化四臂螺旋天线 6.4.2宽频带四臂螺旋天线 6.4.3双频四臂螺旋天线 参考文献 第7章非频变圆极化天线 7.1非频变天线原理 7.2平面阿基米德螺旋天线 7.2.1天线结构 7.2.2电性能特性 7.2.3设计实例 7.3平面等角螺旋天线 7.3.1天线结构 7.3.2电性能特性 7.3.3设计实例 7.4圆锥对数螺旋天线 7.4.1天线结构 7.4.2电性能特性 7.4.3设计实例 7.5其他类型的非频变圆极化天线 7.5.1对数周期圆极化天线 7.5.2正弦圆极化天线 参考文献 第8章圆极化喇叭天线 8.1圆极化器类型 8.1.1螺钉圆极化器 8.1.2膜片圆极化器 8.1.3隔板圆极化器 8.1.4介质板圆极化器 8.1.5谐振腔式圆极化器 8.2常用馈源喇叭天线 8.2.1双模圆锥喇叭天线 8.2.2多模圆锥喇叭天线 8.2.3波纹喇叭天线 8.3圆极化喇叭天线设计 8.3.1隔板圆极化器设计 8.3.2双模圆锥喇叭天线设计 8.3.3双圆极化双模圆锥喇叭天线仿真结果 参考文献 第9章全向圆极化天线 9.1利用定向圆极化天线单元组圆阵实现全向辐射 9.1.1由贴片天线构造的共形全向圆极化天线 9.1.2一种宽带全向圆极化天线 9.2利用全向辐射线极化单元组阵 9.2.1利用倾斜或者弯折振子构成的全向圆极化天线 9.2.2利用螺旋天线构成的全向圆极化天线 9.2.3利用弯折单极子天线构成的全向圆极化天线 9.3其他形式的全向圆极化天线 9.3.1基于零阶谐振天线的全向圆极化天线 9.3.2将圆极化波馈入全向天线得到的全向圆极化天线 参考文献 第10章圆极化径向线阵列天线 10.1径向线天线的结构及基本原理 10.1.1径向线天线结构 10.1.2径向线传输模式 10.1.3同心圆环阵列理论 10.2圆极化径向线阵列天线设计 10.2.1天线几何结构 10.2.2慢波结构与波导结构的关系 10.2.3口径场分布 10.2.4缝隙对位置排列的推导 10.2.5双圆极化径向缝隙阵列天线的实现 10.2.6圆极化径向线螺旋阵列天线 参考文献 Contents Contents Chapter 1Antenna parameters 1.1Radiation power density and Radiation intensity 1.1.1Radiation power density 1.1.2Radiation intensity 1.2Directivity and Gain 1.2.1Directivity 1.2.2Gain 1.3Beam solid angle 1.4Field regions 1.5Patterns 1.5.1Pattern description 1.5.2halfpowerbeamwidth HPBW 1.5.3firstnull beamwidth FNBW 1.5.4Directivity estimation 1.5.5Sidelobelevel 1.5.6Distinction of dB 1.6Effective length and effective area 1.6.1Effective length 1.6.2Effective area 1.7Antenna impedance 1.7.1Input impedance 1.7.2Voltage standing wave ratio（VSWR） 1.8Band width 1.9Polarization 1.10Equivalent radiation power 1.11Fries transmission formula 1.12Receiving antenna 1.12.1Receiving voltage 1.12.2Antenna factor References Chapter 2Theoretical basis of antenna polarization ⅩⅦ2.1Polarization properties of wave 2.1.1Plane electromagnetic wave electric field vector 2.1.2Linear polarization 2.1.3Circular polarization 2.1.4Elliptical polarized wave 2.2Polarization ellipse angle 2.3Axial ratio 2.4Polarization ratio 2.4.1Linear polarization ratio 2.4.2Circular polarization ratio 2.5Circularly polarized component synthesis 2.5.1Derivation of elliptic equation 2.5.2Rotational synthesis of orthogonal circular polarized waves 2.6Polarization loss 2.6.1Polarization ratio and polarization efficiency 2.6.2Axial ratio and polarization efficiency 2.7Cross polarization 2.7.1Cross polarization discrimination 2.7.2Cross polarization isolation 2.7.3Calculation of antenna cross polarization 2.8Circularly polarized antenna References Chapter 3Cross dipole circular polarized antennas 3.1Cross dipole antenna 3.1.1Dipole antenna 3.1.2Cross dipole circular polarized antenna 3.2Self phase shifted cross dipole antenna fed by Balun 3.2.1Balun feed structure 3.2.2Gain and beam width control 3.2.3Design examples of self phase shifted cross dipole antenna 3.3Printed self phase shifted cross dipole antenna 3.3.1Design procedure of a miniature printed cross dipole antenna 3.3.2Antenna parameter analysis 3.3.3Antenna testing and discussion 3.4Wide band cross dipole circular polarized antenna 3.4.1Broadband principle of circularly polarized antenna with cross dipole antenna 3.4.2Design example of a circular polarized antenna with broadband cross dipole References ⅩⅧChapter 4Microstrip circularly polarized antennas 4.1Principle and realization method of microstrip circular polarization antenna 4.1.1Single probe feed 4.1.2Microstrip line feed 4.1.3Aperture coupled feed 4.1.4Multi probes feed 4.2Circular polarized microstrip antenna with single probefeed 4.2.1Truncated squarecircular polarized microstrip antenna 4.2.2Slot loaded single band circularly polarized microstrip antenna 4.2.3Slot loaded single band circularly polarized microstrip antenna 4.2.4Stub loaded circularly polarized microstrip antenna 4.3Stacked circularly polarized microstrip antenna with single probe feed 4.3.1Stacked circularly polarized microstrip antenna with truncated squre patches 4.3.2Stacked circularly polarized microstrip antenna with almost squre patches 4.3.3Stacked circularly polarized microstrip antenna with truncatedcircular patches 4.4Circularly polarized microstrip antenna withmicrostrip line feed 4.4.1Circularly polarized microstrip antenna withmicrostrip linefeed 4.4.2Circularly polarized microstrip antenna with microstrip line coupled feed 4.4.3Circularly polarized microstrip antenna with coplanar waveguide feed 4.4.4Circularly polarized microstrip antenna with aperture coupled feed 4.5Circular polarized microstrip antenna with networkfeed 4.5.1Circular polarized microstrip antenna with double H shaped slot coupled feed 4.5.2Circular polarized microstrip antenna with multi L shaped probe feeds References ⅩⅨChapter 5Helical antennas 5.1Basic structure of helical antenna 5.2Axial mode helical antenna 5.2.1Principle of circular polarization 5.2.2Phase difference between units 5.2.3Radiation pattern 5.2.4Antenna design 5.2.5Parameters analysis 5.3Modified axial mode helical antenna 5.3.1Taperedend helical antenna 5.3.2Taper helical antenna 5.3.3Nonuniform diameter helical antenna 5.4Helicalantennawith back cavity 5.5Normal mode helical antenna 5.6Multi arm helical antenna References Chapter 6Quadrifilarhelix antennas 6.1Principle of quadrifilarhelix antenna 6.1.1Structure of quadrifilarhelix antenna 6.1.2Radiation field of quadrifilarhelix antenna 6.2Parameters analysis of quadrifilarhelix antenna 6.2.1Axial length and number of turns on the properties of quadrifilarhelix antenna 6.2.2Rotation angle on the properties of quadrifilarhelix antenna 6.2.3Radius and pitch ratio on the pattern of quadrifilarhelix antenna 6.3Realizationof quadrifilarhelix antenna 6.3.1Quadrifilarhelix antennawith self phase shift 6.3.2Quadrifilarhelix antennawith phase shift network feed 6.4Research direction of quadrifilarhelix antenna 6.4.1Miniaturized quadrifilarhelix antenna 6.4.2Wide band quadrifilarhelix antenna 6.4.3Double band quadrifilarhelix antenna References ⅩⅩChapter 7Frequency independent circularly polarizedantennas 7.1Principle of frequency independentantennas 7.2Planar Archimedes spiral antenna 7.2.1Antenna structure 7.2.2Electrical properties 7.2.3Design examples 7.3The planar equiangular spiral antenna 7.3.1Antenna structure 7.3.2Electrical properties 7.3.3Design examples 7.4Conical log spiral antenna 7.4.1Antenna structure 7.4.2Electrical properties 7.4.3Design examples 7.5Other types offrequency independentantennas 7.5.1Log periodic circular polarized antenna 7.5.2Sinuouscircular polarized antenna References Chapter 8Circular polarized horn antennas 8.1Circular polarizer type 8.1.1Screw circular polarizer 8.1.2Diaphragm circular polarizer 8.1.3Bafflecircular polarizer 8.1.4Dielectric platecircular polarizer 8.1.5Resonant cavitycircular polarizer 8.2Commonhorn antenna 8.2.1Dual mode conical horn antenna 8.2.2Multimode conical horn antenna 8.2.3Corrugated horn antenna 8.3Circular polarized horn antenna design 8.3.1Design of bafflecircular polarizer 8.3.2Design of dual mode conical horn antenna 8.3.3Simulation results of double circular polarized & doublemode conical horn antenna References ⅩⅩⅠChapter 9Omnidirectional circularly polarized antennas 9.1Omnidirectional radiation with circular array of directional circularly polarized antenna element 9.1.1Conformal omnidirectional circularly polarized antenna constructed by patch antenna 9.1.2A broadband omnidirectional circularly polarized antenna 9.2Omnidirectional circularly polarized antennaarrayed with omnidirectional radiation elements 9.2.1Omnidirectional circularly polarized antenna with an inclined or bent dipoles 9.2.2Omnidirectional circularly polarized antenna with helical antenna 9.2.3Omnidirectional circularly polarized antenna composed of bent monopole antennas 9.3Other forms of omnidirectional circularly polarized antennas 9.3.1Omnidirectional circularly polarized antenna based on zero order resonant antenna 9.3.2Omnidirectional circularly polarized antennawith circularly polarized wave feed References Chapter 10Circularly polarized radial line array antenna 10.1Structure and basic principle of radial line antenna 10.1.1Structure and of radial line antenna 10.1.2Radial transmission mode 10.1.3Concentric ring array theory ⅩⅩⅡ10.2Design of circular polarized radial line array antenna 10.2.1Antenna geometry 10.2.2Relationship between slow wave structure and waveguide structure 10.2.3Aperture field distribution 10.2.4Derivation of position alignment of gap 10.2.5Realization of dual circular polarized radial slot array antenna 10.2.6Circularly polarized radial line helical array antenna References 內容試閱： 随着卫星通信、遥控遥测、雷达、电子战等技术的发展及广泛应用，圆极化天线的应用越来越多。圆极化天线相比线极化天线具有众多的优势：在卫星通信应用中可以消除电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变损失；在通信、遥感遥测、雷达等系统应用中可以减少信号的漏失；在雷达应用中可以抗云、雨的干扰；在电子对抗中，可以侦察和干扰敌方的各种线极化和椭圆极化的信号；可以适用于剧烈摆动或滚动的载体上信号的接收。由此可见，圆极化天线在卫星通信、遥控遥测、雷达、电子战等领域中应用广泛。 国内关于圆极化天线理论和技术的专门书籍要追溯到1986年林昌禄和宋锡明老师合著的《圆极化天线》；近年来出版的天线书籍中也有圆极化天线相关章节，但较为简略。从20世纪80年代至今的30多年里，我国在卫星通信、遥控遥测、雷达、电子战等多个领域取得了突飞猛进的发展，且已发展到陆、海、空、天全维空间。天线作为设备感应电磁波的传感器，必须安装于平台的最外面，随着平台的不同、平台安装位置的不同、平台应用场景的不同，需要的天线也都不同，且不同的应用领域、不同的应用需求、不同的应用场景对天线的需求也不同。而圆极化天线可以适应不同需求，从而促进了圆极化天线技术取得突飞猛进的发展。本书编著的目的就是希望将近年来编者团队做过的或接触过的国内外圆极化天线技术呈现给大家，力争较为全面、深入地阐述现代圆极化天线技术。本书由工程技术人员根据多年来对圆极化天线的研发经验，并结合国内外书籍、期刊上的相关内容编著而成。 本书针对圆极化天线进行系统的阐述，从基本概念开始，重点介绍各种圆极化天线的原理、特点和设计方法等，涉及的圆极化天线种类包括十字交叉偶极子天线、微带圆极化天线、螺旋天线、四臂螺旋天线、非频变圆极化天线、圆极化喇叭天线、全向圆极化天线、圆极化径向线阵列天线等。各章的内容如下： 第1章概述天线的基础理论，给出了与天线相关的概念，并给出了相关定义和公式。 第2章阐述了圆极化天线理论，从圆极化电磁波的概念出发引出了与圆极化天线相关的概念，并给出了常用的计算公式。 第3章介绍了十字交叉偶极子圆极化天线的原理，并给出了巴伦馈电式和印刷式两种实例，最后根据宽带化需求给出了具有3∶1带宽的宽带圆极化天线。 第4章介绍了微带圆极化天线的原理和实现，由于微带天线实现圆极化的种类众多，本章主要根据实现方式的不同来分类，主要有单馈点探针馈电式、微带线馈电式、多馈点网络馈电式等的设计实例。 第5章介绍了螺旋天线的原理，重点阐述了轴向模螺旋天线的实现，给出了各参数对天线性能的影响分析，并给出了拓展带宽的改善轴比的改进型方法；讨论了带反射腔的螺旋天线，并给出一种抑制副瓣的实例；阐述了多臂螺旋天线，给出了双臂螺旋天线通过调整参数实现不同形状方向图的仿真实例。 第6章阐述了四臂螺旋天线的原理及实现，首先介绍其结构及辐射场特点，并给出主要参数对性能影响的分析；给出了自相移型和网络移相馈电型四臂螺旋天线的实现方法及实例；针对当前四臂螺旋天线方向的研究热点给出了小型化、宽频带和双频点的研究状况。 第7章阐述了非频变圆极化天线，主要有平面阿基米德螺旋天线、平面等角螺旋天线、圆锥对数螺旋天线、对数周期圆极化天线和正弦圆极化天线。 第8章介绍了圆极化喇叭天线，采用圆极化器和喇叭天线相结合来实现圆极化波的辐射。介绍了圆极化器的类型及实现，并给出了一种双圆极化双模圆锥喇叭天线的设计实例。 第9章介绍了全向圆极化天线，给出了定向圆极化天线单元组圆阵形式、全向辐射线极化单元组阵型的全向圆极化实现形式，也介绍了其他形式全向圆极化天线。 第10章介绍了圆极化径向线阵列天线，介绍了径向线阵列天线的结构和原理，详细地阐述了双圆极化径向线缝隙阵列天线的实现，并简要介绍了径向线螺旋阵列天线。 本书各章编写分工：第1、2章王玉峰、何小煜；第3章常雷、王玉峰；第4章常雷、王玉峰；第5章王玉峰、杨小龙；第6章王玉峰；第7章俞钰峰、徐风清、王玉峰、崔景波、何帅；第8章常雷；第9章俞钰峰；第10章张明芳。全书由陈伶璐博士校正。本书在编写过程中得到了中国电子科技集团公司第36研究所从事天馈技术研发的张建强、姚兴利、李保明等的指导和鼓励。本书参阅并引入了大量国内外资料和经典著作内容，已列入各章节后的参考文献，在此谨向这些文献的作者们表示感谢。 由于水平和经验有限，虽然编著者竭尽全力来编写好此书，但是难免还是会有不妥之处，敬请专家和读者批评指正。 编著者2016年10月17日

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