雷达天线技术

　　天线作为空间能量转换器和空域信号处理器，是雷达必不可少的最重要分系统之一。本书着重介绍了雷达天线系统的作用、特点、功能和性能指标，以及常用类型雷达天线的基本原理、设计和应用，如相控阵天线、波导裂缝天线，还给出了雷达天线测试技术、雷达天线低RCS设计、天线罩的有关内容。本书讲述的基本概念清晰、设计目的明确，并用实例说明作者团队实际的设计经验和体会，是一本有实战价值的工具书，对于从事雷达装备使用与维护的专业人员也是系统学习雷达天线技术知识的参考书。

　　金林，江西永修人，工学博士，研究员。现任中国电子科技集团公司首席科学家、中国电子科技集团公司第十四研究所首席专家、副总工程师，长期在一线从事前沿雷达理论与先进技术探索、系统研究与工程研制工作，在机载预警、机载火控、海面监视、智能化雷达目标识别及抗干扰等领域做出了重要贡献。曾获得国防科技工业有突出贡献专家、“新世纪百千万人才人工程”国家级人选、江苏省有突出贡献的中青年专家、江苏省优秀科技工作者、江苏省五四青年奖章获得者等荣誉称号，曾荣获国家科技进步奖、国防科技进步奖、国防发明奖、电子部科技进步特等奖等奖励。在国内外期刊发表论文数十篇，出版译著有《无线通信天线手册》《雷达系统分析与设计》《相控阵天线手册》等。

第1 章 概论 ............................................................................................................. 001
1.1 雷达天线及其发展 .................................................................................... 002
1.2 天线在雷达中的作用 ................................................................................ 006
1.3 天线的基本理论 ........................................................................................ 008
1.3.1 矢量位和波动方程 ......................................................................... 008
1.3.2 理想电偶极子 ................................................................................. 010
1.3.3 直线电流源辐射场 ......................................................................... 013
1.3.4 任意电流分布的辐射场 ................................................................. 015
1.3.5 远场条件 ......................................................................................... 016
1.3.6 辐射方向图 ..................................................................................... 018
1.3.7 方向性系数与增益 ......................................................................... 020
1.3.8 输入阻抗、驻波及损耗 ................................................................. 022
1.3.9 极化 ................................................................................................. 023
1.3.10 天线RCS ...................................................................................... 024
1.4 天线常用定理和原理 ................................................................................ 026
1.4.1 互易定理 ......................................................................................... 026
1.4.2 对偶原理 ......................................................................................... 028
1.4.3 镜像原理 ......................................................................................... 031
1.4.4 等效源定理 ..................................................................................... 033
参考文献 ............................................................................................................. 034
第2 章 辐射单元 .................................................................................................... 036
2.1 半波振子天线 ............................................................................................ 037
2.1.1 原理分析 ......................................................................................... 037
2.1.2 天线性能 ......................................................................................... 038
2.1.3 天线结构及馈电设计 ..................................................................... 040
2.1.4 常见半波振子天线形式 ................................................................. 044
2.2 波导口天线 ................................................................................................ 047
2.2.1 原理分析 ......................................................................................... 047
2.2.2 天线性能 ......................................................................................... 052
2.2.3 天线结构及馈电设计 ..................................................................... 053
2.2.4 常见波导口天线形式 ..................................................................... 054
2.3 微带贴片天线 ............................................................................................ 054
2.3.1 原理分析 ......................................................................................... 055
2.3.2 天线性能 ......................................................................................... 056
2.3.3 天线结构及馈电设计 ..................................................................... 059
2.3.4 常见微带贴片天线形式 ................................................................. 061
2.4 渐变槽线天线 ............................................................................................ 062
2.4.1 原理分析 ......................................................................................... 062
2.4.2 天线性能 ......................................................................................... 064
2.4.3 天线结构及馈电设计 ..................................................................... 066
2.4.4 常见渐变槽线天线形式 ................................................................. 069
参考文献 ............................................................................................................. 071
第3 章 阵列天线 .................................................................................................... 075
3.1 基本理论 .................................................................................................... 076
3.2 一维阵列 .................................................................................................... 078
3.2.1 阵因子 ............................................................................................. 079
3.2.2 单元因子 ......................................................................................... 081
3.2.3 单元间距 ......................................................................................... 082
3.2.4 口径分布 ......................................................................................... 082
3.2.5 方向性 ............................................................................................. 091
3.3 二维阵列 .................................................................................................... 092
3.3.1 阵列分析 ......................................................................................... 092
3.3.2 口径分布 ......................................................................................... 093
3.3.3 方向图综合 ..................................................................................... 099
3.4 非平面阵列天线 ........................................................................................ 103
3.4.1 一般非平面阵列分析方法 ............................................................. 104
3.4.2 圆和圆柱阵列 ................................................................................. 105
3.4.3 球形和半球形阵列 ......................................................................... 112
3.4.4 圆锥阵列 ......................................................................................... 113
3.5 稀疏阵列 .................................................................................................... 114
3.5.1 密度加权阵列特点 ......................................................................... 114
3.5.2 独立采样概率密度稀疏法 ............................................................. 115
3.5.3 相关采样概率密度稀疏法 ............................................................. 118
3.5.4 大型稀疏阵列方向图优化 ............................................................. 120
3.6 阵中单元有源阻抗匹配 ............................................................................ 124
3.6.1 单元间互耦 ..................................................................................... 124
3.6.2 有源阻抗 ......................................................................................... 125
3.6.3 有源反射系数与阵中单元波瓣 ..................................................... 133
3.6.4 周期结构理论 ................................................................................. 135
3.6.5 互耦补偿 ......................................................................................... 137
3.6.6 阵列辐射单元设计与试验 ............................................................. 137
参考文献 ............................................................................................