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第1章 超宽带（UWB）天线简介1

1.1历史介绍2

1.1.1火花间隙的先驱们3

1.1.2短波与电视时代10

1.1.3更近期的进展13

1.2天线是什么？19

1.2.1作为传感器的天线19

1.2.2作为变换器的天线20

1.2.3作为辐射器的天线20

1.2.4作为换能器的天线20

1.3超宽带天线21

1.3.1如何辨别超宽带天线21

1.3.2超宽带天线的分类22

1.3.3超宽带设备和系统23

1.4结论23

参考文献23

第2章 作为传感器的天线27

2.1带宽28

2.1.1带宽的计算28

2.1.2天线带宽的确定29

2.1.3辐射带宽29

2.2色散30

2.2.1色散天线的例子30

2.2.2非色散天线的例子31

2.2.3角度色散32

2.3能量向何处传播33

2.3.1天线方向图34

2.3.2天线的方向性系数、增益和孔径36

2.3.3方向图、增益和超宽带天线39

2.4极化42

2.5天线的匹配43

2.6作为传感器的天线44

参考文献44

第3章 作为变换器的天线46

3.1天线阻抗46

3.1.1超宽带与窄带天线的阻抗46

3.1.2天线阻抗的控制技术47

3.2传输线49

3.3从馈线过渡到自由空间50

3.3.1双线过渡50

3.3.2同轴线过渡51

3.3.3平面传输线过渡51

3.4阻抗变换和匹配54

3.4.1匹配55

3.4.2阻抗变换56

3.5平衡线与不平衡线的连接60

3.5.1扼流圈61

3.5.2平衡一不平衡转换器62

3.5.3兼容性63

3.6作为变换器的天线64

参考文献64

第4章 作为辐射器的天线66

4.1时域与频域66

4.1.1脉冲与正弦波66

4.1.2时域和频域的基本原理67

4.1.3时域信号68

4.1.4时域与频域74

4.2麦克斯韦方程组74

4.2.1全局坐标系与滞后形式75

4.2.2毕奥——沙伐定律与库仑定律的杰费明各（Jefimenko）形式75

4.2.3辐射的右手法则76

4.3线天线77

4.3.1线天线的行为77

4.3.2实例79

4.3.3小结84

4.4偶极场84

4.4.1电偶极场85

4.4.2磁偶极场86

4.4.3偶极子的行为86

4.5作为辐射器的天线91

参考文献92

第5章 作为换能器的天线94

5.1本章的动机94

5.1.1模型与现实94

5.1.2纽绞场线观点的谬误95

5.2电磁能量的存在位置96

5.2.1电磁能量简史96

5.2.2关于电磁能量的困惑和悖论98

5.2.3举例：加速电荷100

5.2.4因果面101

5.3偶极场的能量102

5.3.1指数规律衰减的偶极子103

5.3.2阻尼时谐偶极子104

5.3.3时谐偶极子107

5.3.4时域激励110

5.4最佳天线单元的设计114

5.4.1“粗胖者佳”原则115

5.4.2最佳的偶极子形状116

5.4.3最佳的环形状116

5.5天线尺寸的基准极限117

5.5.1朱——哈林登极限117

5.5.2麦克林极限118

5.5.3超宽带情况下还有Q值吗？118

5.5.4超宽带实践中基于Q值的天线极限122

5.5.5基于能流的天线特性极限125

5.6作为换能器的天线129

参考文献130

第6章 UWB天线的分类133

6.1非频变天线133

6.2电小天线134

6.2.1锥形天线134

6.2.2平面锥型天线136

6.2.3球天线139

6.2.4平面圆形天线141

6.2.5小单元天线的一般设计原则152

6.2.6小单元电型天线的总结156

6.3小单元磁型天线157

6.3.1大电流辐射器天线157

6.3.2单环天线158

6.3.3环形天线160

6.3.4超宽带缝隙天线162

6.3.5小单元磁型天线的小结165

6.4电小天线165

6.4.1天线的尺度缩放165

6.4.2介质加载166

6.4.3导体壳天线166

6.4.4电——磁组合天线167

6.4.5电小天线的总结167

6.5喇叭天线167

6.5.1锥板喇叭天线168

6.5.2喇叭天线终端开口的处理170

6.5.3平面喇叭天线171

6.5.4其他喇叭天线174

6.5.5喇叭天线的小结175

6.6反射面天线175

6.6.1平板反射器天线175

6.6.2角反射器天线179

6.6.3抛物柱面反射器181

6.6.4脉冲辐射天线183

6.6.5反射器天线的小结183

6.7本章小结184

参考文献184

第7章 系统中的超宽带天线190

7.1天线的频谱控制技术190

7.1.1天线的尺度缩放190

7.1.2天线滤波191

7.1.3天线与频谱控制技术198

7.2天线效率198

7.2.1效率理论199

7.2.2效率测量199

7.3天线的方向性206

7.3.1全向与定向206

7.3.2通过幅度比较实现方位确定207

7.3.3小孔径超宽带方位确定技术208

7.3.4应用209

7.3.5结论211

7.4系统中的超宽带天线211

参考文献211

第8章 结论214

8.1总结214

8.2展望215

参考文献216

附录 时谐偶极子的能量分布217