西安电子科技大学《天线测量》教学大纲
天线测量
mω m F = 1 mσ m F = 1
，
缩尺模型技术
模型天线和真实天线 都放于自由空间中
mε = 1
Ε = Ε′
m µ mω m F m H mE
mµ = 1
mE = 1 mH = 1
=1
模型天线与真实天线 电磁场应相同
H = H′
mε mω m F m E =1 mH mσ m F m Ε =1 mH
真实天线的几何尺寸缩小(或放大)m倍而做成的模型天线， 其相应的导电率和测试频率均应增加（或减小）m ，这样才 能保持模型天线与真实天线有相同的电磁场。 真实天线和模型天线所处媒质中的介电常数和导磁率相同 （ mε = 1, m µ = 1 ）且天线系统中不能包含铁氧体等非线性材 料。
缩尺模型技术
真实天线 F（ x
z
∇ × E = − jωµ H
ε µ σ ω）
y
模型天线M（ ε ′
x'
µ ′ σ ′ ω′ ）
∇ × E ′ = − jω ′µ ′ H ′
z'
y
∇ × H = (σ + jωε ) E
'
∇ × H ′ = (σ ′ + jω ′ε ′) E ′
H ′ = mH H , E ′ = mE E , ε ′ = mε ε , σ ′ = mσ σ , µ ′ = mµ µ , ω ′ = mωω
孔径天线产生的场——辐射近场区
x
rsp
ds
p
1 Εp = 4π
z
∫ Es
s
exp( − jkrop ) rsp
[ jk − ( jk +
1 ) cos( n, rsp )]ds rsp
《电波与天线》课程教学大纲
《电波与天线》课程教学大纲课程英文名称：Antenna and Radio Wave Propagation课程编号：0701040 学分：2.5 学时：40一、课程教学对象：信息工程学院：通信工程、物联网专业的本科生。
二、课程性质及教学目的：《电波与天线》是通信及电子类专业学生的的一门很重要技术基础课，本课程着重介绍有关天线与电波传播的基本理论。
天线和电波传播特性对于无线通信、广播、定位和遥测等系统的正常工作具有很大的影响。
例如，无线通信系统的传播距离不仅取决于发送设备的输出功率、接收设备的接收灵敏度和信噪比，还取决于天线的性能和电波的传播特性。
在研究电子产品的干扰和抗干扰性能及电磁环境特性时，都需要用到天线和电波传播的基础知识。
充分掌握这些内容，可以帮助其他相关课程（如通信、微波技术、电视技术）的学习。
三、对先修知识的要求学生在学习本课之前，应先修课程：电路分析、电磁场与电磁波、电动力学、电子测量等基础课程。
注：知识点中粗体字部分为本课程的重点或难点（按照本课程知识体系列出知识模块及知识点，其中重点或难点用粗体字标注；要求按“了解（C）”、“熟悉（B）”、“熟练掌握（A）”三个层次描述学生对知识点应达到的要求；学习方式可分为课堂讲授、自学辅导、课堂讨论或分组讨论等；课外学习要求可按照知识模块或知识点提出撰写专题论文、调研报告、完成综合性作业或设计等要求，一般性的课外作业不在此列) （五号字）四、建议使用教材及参考书《电波与天线》，李莉，科学出版社，教学委员会推荐教材。
参考教材：[1]《天线与电波传播理论》，闻映红，清华大学出版社，高等学校电子信息类系列教材。
[2]《天线与电波传播》，宋铮等，西安电子科技大学出版社[3]《天线与电波传播》，王增和，机械工业出版社[4]《天线与电波》，周朝栋，西安电子科技大学出版社五、课程考核方式撰写课程论文（70%）+平时作业成绩及考勤（30%）六、课内实验（实训）环节及要求（8学时）。
天线第三版下册教学设计
天线第三版下册教学设计介绍《天线第三版下册》为电子科技大学通信工程专业天线课程的教材，本教学设计针对天线课程的学生人群，通过理论讲解和实验操作，使学生能够具备天线设计和分析的能力。
本教学设计旨在培养学生对于天线设计和分析的兴趣，提升学生对于通信领域的理解和认识。
教学目标通过本教学设计的学习，学生应该具备以下能力和知识：1.掌握天线设计和分析的基本原理和方法；2.能够使用软件工具进行天线设计、仿真和优化；3.能够针对特定问题和需求进行天线设计和调试；4.能够在小组中展开合作，完成天线设计和报告的撰写。
教学内容本教学设计的主要教学内容包括以下几个模块：第一模块：天线基础知识1.天线的定义和分类；2.天线的基本参数和特性；3.天线的阻抗匹配和天线馈线传输线的特性。
第二模块：天线设计与优化1.天线设计的基本流程和步骤；2.天线的优化方法和工具；3.天线矩阵和阵列设计。
第三模块：天线测量1.天线性能的测量方法和技术；2.天线测量仪器的使用和操作；3.天线测试中的误差分析和校准方法。
第四模块：天线高级应用1.天线与其他通信系统的集成；2.天线在通信系统中的应用；3.天线在智能制造等领域的应用。
教学方法本教学设计主要采用讲授、实验、讨论和研究等方法，以使学生更好地掌握天线设计和分析的基本理论和方法，并能够通过实验操作，熟悉天线的实际应用场景。
讲授通过教师的讲授，向学生介绍天线基础知识、天线设计和优化、天线测量、天线高级应用等相关内容。
教师应通过演示和多媒体等手段使学生更好地理解和掌握相关知识。
实验通过实验操作，使学生亲身体验天线设计和分析的的整个流程，了解各个参数的变化对天线性能的影响。
实验阶段应采用多种软件工具，如CST、HFSS、ADS等，使学生掌握使用这些工具进行天线设计和仿真的基本技能。
讨论在学习过程中，通过小组讨论，使学生能够更好地理解和掌握相关知识。
在讨论过程中，教师应提出相关问题，引导学生分析和解决这些问题，并引导学生积极主动地表达自己的观点和想法。
电子科技大学课件《天线测量》第四章增益测量
第四章 增益测量第一节 引言天线的方向增益（通常称方向性系数）是表征天线所辐射的能量在空间分布情况的量，定义为在相同辐射功率情况下，该天线辐射强度),(ϕθp 与平均辐射强度之比，即0p 0),(),(p p D ϕθϕθ=（4﹒1） 由于辐射强度正比于电场强度的平方，因此，方向性系数也可写为 22),(),(E E D ϕθϕθ=（相同辐射功率） （4﹒2）式中，),(ϕθE 是该天线在),(ϕθ方向产生相同电场强度的条件下，点源天线的总辐射功率与该天线的总辐射功率之比，即 ),(),(0ϕθϕθT TP P D =（相同电场强度） （4﹒3）一般情况均指最大辐射方向的方向性系数，因此，式（4﹒1）、（4﹒2）、（4﹒3）可写为2020E Ep p D m m m == （相同辐射功率）mToTP P =（相同电场强度） （4﹒4） 方向性系数是以辐射功率为基点，没有考虑天线能量转换率。
为了更完整地描述天线的特性，我们以天线输入功率为基点，将该天线与点源天线作比较，于是，仿照方向性系数所定义的量就叫做天线的功率增益（通常称为增益系数），即22),(),(E E G ϕθϕθ= （相同输入功率） （4﹒5）或),(),(0ϕθϕθin inP P G =（相同电场强度） （4﹒6）式中，和in P 0),(ϕθin P 分别是点源天线和该天线的输入功率。
若指天线最大辐射方向的增益，则式（4﹒5）和（4﹒6）可写为 22E E G m m =（相同输入功率）inminP P 0=（相同电场强度） （4﹒7） 将式（ 4﹒7）进行简单的换算，则有Am inm mTmT oT oT in inm oin m D P P P P P P P P G ηη••=•==00 （4﹒8） 式中，0η和A η分别是点源天线和某天线的效率。
令点源天线效率10=η，并因一般谈及方向性系数或增益系数均指最大发射方向，为简化书写，我们将足标“”去掉，于是式（4﹒8）就变为m D G A η= （4﹒9） 可见，天线的增益系数等于天线的效率与方向性系数之积。
研究生《天线理论与技术》教学大纲
《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。
天线测量(3)PPT课件
(7)
.
7
微波测量与天线测量
(3)根据天线电尺寸和飞行器尺寸的不同,应选择不 同类型的源天线。 二、测试场测量(旋转天线法)
超高频或微波波段的真实天线或其它波段的缩尺模 型天线,一般都在测试场进行天线方向图测量,简单而 方便。此时,辅助天线固定不动,待测天线绕自身的通 过相位中心的轴旋转。通常,辅助天线作发射,待测天 线作接收,待测天线装在特制的有角坐标指示的转台上。
……(1)
式中△φ(θ)=△[p(θ)/pm]是功率比测量误差；
d dθ[p(θ)/pm]
=
dφdθ(θ)是功率方向图函数的导数。
(16
.
) 16
微波测量与天线测量
如果已知功率方向图函数及其导数，并求出功率 比测量误差△φ(θ)后，就可求出△θ2
功率比测量误差△φ(θ)的计算: 如果采用平方律检波电表直接指示，则功率方向 图函数可表示为:
(b)归一化场强分贝值方向图
归一化方向图
(4)
.
4
微波测量与天线测量
§3.2 方向图测量
一、现场测量(固定天线法) 采用现场测量方法的待测天线通常都固定不动,而
让辅助天线绕待测天线在感兴趣的平面内作圆周运动, 以测取该平面的方向图。
1、地面测试法 地面测试法通常只限于测绘天线的水平面方向图主
瓣。待测天线作发射,且固定不动。在离开天线中心 距离为R(满足远场辐射条件)的一个预定的扇形区域 内,用经纬仪在R为半径的圆弧上选定一系列方位角测
(19
.
) 19
微波测量与天线测量
设安装在转台上的天线的实际相位中心位于o点， 而天线转轴偏离相位中心的距离为d。
《天线与微波》课程教学大纲.
《天线与微波》课程教学大纲Antennas and microwave一、课程教学目标1、任务和地位通过对该门课程的学习，可以使学生掌握天线的基本理论和电波传播的基础知识，并在此基础上熟悉常用线天线和面天线的技术特点和使用方法，懂得各类天线的设计思想，为理论上的进一步深入学习和工程上的具体应用打下必要的基础。
任何无线电电子系统的信息传输既包含有电波能量的发射和接收,也包含有电磁波在空间的传播过程。
天线与电波传播的理论与技术研究作为无线电科学重要组成的分支学科，是具有广泛实用意义与科学意义的应用基础学科和交叉学科，其研究成果将直接影响着电磁波工程系统的整体水平。
2、知识要求①发射天线与接收天线的电参数的计算②天线与天线阵的方向图的制作③常用线天线的结构特点及其应用④常用面天线的工作原理及其应用⑤电波传播的几种形式及其特点3、能力要求①培养学生严谨的科学学风、科学方法以及抽象思维能力、创新精神②培养学生运用数学工具分析物理问题的能力③培养学生运用空间想像能力分析电磁波时空结构④培养学生对复杂性问题的综合解析能力、近似处理能力⑤培养学生对工程技术的设计能力和灵活解决实际问题的水平二、教学内容的基本要求和学时分配本课程注重实践性与新颖性，通过学习达到如下要求：1、总体要求2、具体要求第一章天线基础知识[目的要求] 掌握天线电参数的计算，掌握天线方向图的绘制，理解阻抗特性对天线的重要性，理解天线阵排列的多样性[教学内容] 基本振子的辐射；发射天线的电参数；互易定理与接收天线的电参数；对称振子；天线阵的方向性；对称振子阵的阻抗特性；无限大理想导电反射面对天线电性能的影响[重点难点] 基本振子的辐射；发射天线与接收天线的电参数的计算；对称振子；天线阵的方向图的绘制[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 8学时第二章简单线天线[目的要求] 掌握简单线天线的工作原理和设计思想，熟悉简单线天线的分类和应用[教学内容] 水平对称天线；直立天线；环形天线；引向天线与背射天线[重点难点] 水平对称天线方向性的分析、分类及其应用；直立天线的结构特点及其应用；环形天线的分类及其应用；引向天线与背射天线的基本原理及其应用[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 4学时第三章行波天线[目的要求] 掌握行波天线的工作原理和设计思想，了解行波天线的优点[教学内容] 行波单天线及菱行天线；螺旋天线[重点难点] 行波单天线电参数的计算及其应用；螺旋天线的工作原理及其电参数的计算[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第四章非频变天线[目的要求] 掌握非频变天线天线的工作原理和设计思想，了解非频变天线的优点[教学内容] 非频变天线的基本概念；平面等角螺旋天线；阿基米德螺旋天线；对数周期天线[重点难点] 平面等角螺旋天线的结构和工作原理；对数周期天线的工作原理和电参数的计算及其应用[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第五章面天线[目的要求] 掌握面天线的工作原理和设计思想，熟悉面天线的分类和应用[教学内容] 等效原理与惠更斯元的辐射；平面口径的辐射；喇叭天线；旋转抛物面天线；卡塞格伦天线；喇叭抛物面天线[重点难点] 惠更斯元的辐射；平面口径辐射的计算与方向图；喇叭天线的结构与分类；旋转抛物面天线的几何特性与工作原理[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 8学时第六章电波传播的基础知识[目的要求] 理解电波传播传输损耗的产生，熟悉无线电波频段的划分，了解电波的几种传播方式[教学内容] 概述；自由空间电波传播；电波传播的菲涅尔区[重点难点] 电波传播的传输损耗的计算；第一菲涅尔区半径的计算[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第七章地面波传播[目的要求] 了解无线电波在地球表面的传播特性[教学内容] 地球表面电特性；地面波的传播特性；地面波场强的计算；地面不均匀性对地面波传播的影响[重点难点] 波前倾斜现象[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第八章天波传播[目的要求] 了解无线电波在电离层中的传播特性[教学内容] 电离层概况；无线电波在电离层中的传播；短天波传播；中波天波传播的介绍[重点难点] 电离层的等效电参数；无线电波在电离层中的反射条件；短天波传播的传播模式与传输损耗的估算[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时第九章视距传播[目的要求] 了解地球环境对于电磁波工程的影响[教学内容] 地面对视距传播的影响；对流层大气对视距传播的影响[重点难点] 光滑地面的判别准则[教学方法] 课堂教学[作业] 教材习题[课时] 2学时三、大纲说明1、考试要求与考试方法。
电子科技大学本科天线课件122
10.4 圆锥喇叭（Conical horn ）圆锥喇叭是一种实用的微波天线，如图10-13所示。
图10-13 圆锥喇叭1. 口径场分布它采用圆波导馈电。
如果圆波导中传输的是主模TE 11模，则圆锥喇叭中激励的主模也是TE 11模。
主要区别是：圆波导开口面上的场是同相分布的，而圆锥喇叭口径面上的场幅度近似为圆波导中场分布，但相位近似为平方律相位分布。
喇叭中的电磁波沿逐渐张开的喇叭波导传输，最后过渡到自由空间，由于是平滑过渡，其喇叭口径面的反射较小，可忽略反射波。
因此，圆锥喇叭的口径场只比书上P204式(9.51)的同相口径场多了平方律相位分布项，见书上P242式(10.89)。
对TE 11模激励的圆锥喇叭，其口径面上的场可采用简单的表示方法，由式(9.30)加上平方率相位差因子即可 2j /(2R eβρ−)22j 20111j 20111()sin ()cos R s R s E E e J a E E e J a ρβρρβϕρµϕρρµϕ−− ′= ′′=(10.51) 2. 辐射场把口径场分布代入式(8.36)可以求远区辐射场，但计算过程十分繁琐，这里略。
j j sin cos()j j sin cos()j (1cos )(,)cos()(,)sin()2j (1cos )(,)sin()(,)cos()2r s s s r s s se E E E e r e E E E e r ββρθϕϕθρϕββρθϕϕϕρϕd d d d θρϕϕϕρϕϕϕρρϕλθρϕϕϕρϕϕϕρρϕλ−′−−′− ′′′′ =+−+− ′′′′′ =+−−+− ∫∫∫∫′ 如果取圆锥喇叭口径上的最大相位差为2M t ψπ=，22/2|2D D t 8R Rρρλλ=== (10.52) 当取不同t 值时的E 面和H 面方向图如图10-14所示。
图10-14 圆锥喇叭E 面和H 面方向图随口径最大相位差的变化由图可见，当t 较大时，波瓣将发生分裂，且波瓣将展宽。
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西安电子科技大学
《天线测量》教学大纲
课程ID0221035课程名称天线测量
学分数 3.0学时数46
课程性质专业限选适用专业电子信息工程类
开课学期6先修课程电磁场理论、天线
原理
开课院系电子工程学
制定时期2010-3-1
院
一、课程地位、基本要求以及与其他课程的联系
本课程是微波电信专业选修的专业课，通过该课程的学习使学生掌握天线测量的基本理论和方法，培养学生分析和解决实际问题的能力以及实际动手的能力，为学生今后走上工作岗位打下一个良好的基础。
基本要求是通过课程教学、实验、示教等教学环节使学生掌握天线测试场的设计与鉴定准则；掌握天线基本参数的测量原理和方法；学会常规测量仪器和先进测量仪器基本操作方法以及测量原理。
本课程是《天线原理》课程内容的补充与应用。
《天线原理》课程完成天线基本理论的教学；《天线测量》课程完成天线基本参数测量原理和实验的教学。
二、课程内容和学时分配
（1）理论教学
绪论 1学时
天线场地设计与鉴定 8学时
天线方向图的测量 2学时
天线增益的测量 3学时
天线极化的测量 6学时
天线阻抗的测量 4学时
天线相位方向图的测量 4学时
天线源场测量 2学时
天线近场测量 6学时
用射电源测量天线的电参数和现代天线测量设备与系统介绍 2学时（2）实验教学
每个实验2小时，共计4个实验，具体内容为：
实验一：对称阵子和无源阵子天线方向图的测量
实验二：对称阵子输入阻抗的测量
实验三：喇叭天线增益的测量
实验四：天线计划参数的测量
（3）示教教学
用矢量网络分析仪测量天线的阻抗特性；微波暗室的设计与建造
三、实验要求
（1）实验前必须充分理解实验测量原理，会出测量方框图，熟悉所用仪器的使用方法和注意事项，给出测量参数的理论数
值；
（2）记录实验数据和实验测量条件，试验现场测量数据必须交在场指导老师审阅后方能离开实验现场；
（3）做出实验报告，前一个实验报告未交者不能参加下一个实验，实验报告占总成绩的50%；
四、考核方式
独立作业或者命题考察；
五、教材及参考书
《天线测量》林昌禄成都电讯工程学院出版社。