天线原理

哈尔滨工业大学提供的慕课
天线原理是哈尔滨工业大学于2016年09月27日首次在中国大学MOOC开设慕课课程、国家精品在线开放课程。该课程授课教师为林澍。据2021年3月中国大学MOOC官网显示，该课程已开课8次。
该课程共9章，主要包括绪论、基本振子的辐射和天线电参数、基本振子的辐射和天线电参数、天线阵、常用线天线、面天线辐射基础、常用面天线等。
课程性质
课程定位
天线原理程是电子信息类本科专业的必修课程，学生通过学习该课程掌握常用天线的基本概念、基本工作原理和基本分析及测量方法，为以后的学习和工作打下基础。
开课信息
开课次数	开课时间	学时安排	参与人数
第1次开课	2016年09月27日~2017年01月13日	3小时每周	5247
第2次开课	2017年03月20日~2017年06月15日	3450
第3次开课	2017年09月18日~2017年12月31日	3~5小时每周	3963
第4次开课	2018年03月26日~2019年03月26日	1~2小时每周	5285
第5次开课	2019年04月15日~2019年06月24日	3143
第6次开课	2019年11月18日~2020年01月22日	4834
第7次开课	2020年03月16日~2020年05月30日	4878
第8次开课	2021年04月06日~2021年06月11日	2~3小时每周	待定
表该课程第1~8次开课的授课教师均为林澍
课程简介
天线原理课程共9章，主要内容包括：天线的基本概念和基本理论；常用线天线及其阵列的基本工作原理；面天线基础，包括面元的辐射特性、喇叭天线、旋转抛物面天线以及卡塞格伦天线等常用面天线的结构、工作原理和基本分析方法；天线主要电参数的测量原理和方法等。
课程大纲
第1~3次课程大纲绪论
教学内容：主要介绍天线的定义、分类和分析方法。介绍常见的天线形式和应用。
教学要求：掌握天线的定义、分类。了解天线的分析方法及常见的天线形式和应用范围。
第1章 基本振子辐射与发射天线及接收天线电参数
教学内容：主要介绍两种基本形式的天线单元——电基本振子和磁基本振子的辐射，并通过这两种天线单元引入发射天线电参数、互易定理、接收天线电参数等内容，介绍天线的技术指标。
教学要求：掌握电基本振子和磁基本振子的辐射场及电参数，了解天线的技术指标。
第2章 对称振子
教学内容：主要介绍一类常见的线天线——对称振子天线的分析方法，包括电流分布、辐射场、方向图、方向性系数、输入阻抗等。并着重介绍对称振子天线的馈电方法。
教学要求：掌握对称振子的电参数的计算方法，会选择合适的方法给对称振子馈电。
第3章 天线阵的方向特性
教学内容：主要介绍以无方向性天线和对称振子天线为单元组成的阵列，包括二元天线阵的方向特性、均匀直线天线阵、地面对天线性能的影响等内容，并举例介绍阵列天线的特点和应用领域。
教学要求：掌握二元天线阵和均匀直线天线阵的方向特性，理解地面对天线的影响与二元天线阵的关系。
第4章 常用线天线
教学内容：主要介绍工程中常用的若干种线天线，包括水平对称振子、直立振子、引向天线、对数周期天线、螺旋天线等，重点介绍它们的结构及辐射特性。
教学要求：了解常用线天线的结构和工作原理。
第5章 面天线辐射基础
教学内容：主要讲解等效原理和面元辐射场的表达式及辐射特性，介绍矩形口径均匀场、余弦场以及圆形口径场的辐射特性，并举例说明口径场相差对辐射场的影响。
教学要求：理解等效原理，掌握面元的辐射特性，了解常见口面场的辐射特性及口径场相差对辐射场的影响。
第6章 常用面天线
教学内容：主要介绍工程上常用的若干种面天线，包括喇叭天线、旋转抛物面天线、卡塞格伦天线，简要分析它们的工作原理，并说明其应用领域。
教学要求：了解常用面天线的结构特点及工作原理。
第7章 天线测量
教学内容：主要讲解天线测试条件，天线常用电参数如方向图、增益、输入阻抗与驻波比的测量方法，介绍现代天线测试设备及其使用方法。
教学要求：理解天线的测试条件，掌握天线的方向图和增益的测试方法，知道常用的现代化测试设备。
第4次课程大纲绪论	3.6实际地面对天线的影响
绪论单元测验	第4章 常用线天线
绪论	4.1水平对称振子
第1章 基本振子的辐射和天线电参数	4.2直立振子
1.1电基本振子	4.3引向天线
1.2对偶原理	4.4半波折合振子
1.3磁基本振子与电小环	4.5对数周期天线
1.4方向图	4.6螺旋天线
1.5方向性系数	第四章常用线天线单元检测
1.6有效长度	第5章 面天线辐射基础
1.7效率与增益	5.1面天线实例等效原理
1.8输入阻抗、极化、频带宽度	5.2面元辐射
1.9互易定理	5.3矩形口径均匀场的辐射
1.10天线收发的互易性	5.4矩形口径余弦场和圆形口径均匀场的辐射
1.11有效面积和等效噪声温度	5.5口径场相差对辐射的影响
第一章基本振子的辐射和天线电参数单元测验	第五章面天线辐射基础单元测验
第2章 对称振子	第6章 常用面天线
2.1对称振子的特点和电流分布	6.1喇叭天线
2.2对称振子的辐射场	6.2旋转抛物面天线
2.3对称振子的方向图	6.3卡塞格伦天线
2.4对称振子的方向性系数	第六章常用面天线单元测验
2.5对称振子的输入阻抗	第7章 天线测量
2.6对称振子的末端效应	7.1天线测量的任务和场区划分
2.7对称振子的馈电方法	7.2最小测试距离
第二章对称振子单元测验	7.3天线测试场地及测试方法
第3章 天线阵	7.4方向图测量
第三章天线阵单元检测	7.5增益测量
3.1天线阵的概念、分类和特点	7.6用矢量网络分析仪测试天线阻抗
3.2方向图乘法定理和典型的二元阵	第七章天线测量单元测验
3.3均匀直线阵	第8章 天线实验
3.4不出现栅瓣的条件	8.1用旋转天线法测试天线方向图
3.5理想地面对天线的影响	（注：课程大纲排版从左到右列	）
第5~8次课程大纲01	绪论	05	常用线天线
理解天线的概念与作用理解对天线的要求了解天线的分类了解天线课程的研究内容	理解6种常用线天线的结构、工作原理和特点
课时	课时
绪论	4.1 水平对称振子
02	基本振子的辐射和天线电参数	4.2 直立振子
掌握基本振子的分析方法及特性理解天线的10个电参数了解收发天线的参数之间的关系	4.3 引向天线
课时	4.4 半波折合振子
1.1 电基本振子	4.5 对数周期天线
1.2 对偶原理	4.6 螺旋天线
1.3 磁基本振子与电小环	06	面天线辐射基础
1.4 方向图	了解面天线的特点和等效原理理解面元的辐射特点理解矩形口径均匀场的辐射特点了解矩形口径余弦场和圆形口径均匀场的辐射特点了解口径场相差对辐射的影响
1.5 方向性系数	课时
1.6 有效长度	5.1 面天线实例等效原理
1.7 效率与增益	5.2 面元辐射
1.8 输入阻抗、极化、频带宽度	5.3 矩形口径均匀场的辐射
1.9 互易定理	5.4 矩形口径余弦场和圆形口径均匀场的辐射
1.10 天线收发的互易性	5.5 口径场相差对辐射的影响
1.11 有效面积和等效噪声温度	07	常用面天线
03	对称振子	理解三种常用面天线的工作原理
掌握对称振子的分析方法理解对称振子的电参数理解对称振子的馈电方法	课时
课时	6.1 喇叭天线
2.1 对称振子的特点和电流分布	6.2 旋转抛物面天线
2.2 对称振子的辐射场	6.3 卡塞格伦天线
2.3 对称振子的方向图	08	天线测量
2.4 对称振子的方向性系数	了解天线测量的任务和场区划分方法理解最小测试距离的概念，掌握计算最小测试距离的方法了解天线测试场地及测试方法了解天线方向图、增益以及阻抗的测量方法
2.5 对称振子的输入阻抗	课时
2.6 对称振子的末端效应	7.1 天线测量的任务和场区划分
2.7 对称振子的馈电方法	7.2 最小测试距离
04	天线阵	7.3 天线测试场地及测试方法
理解天线阵的概念、分类和特点掌握典型天线阵的分析方法理解理想地面对天线的影响了解实际地面对天线的影响	7.4 方向图测量
课时	7.5 增益测量
3.1 天线阵的概念、分类和特点	7.6 用矢量网络分析仪测试天线阻抗
3.2 方向图乘法定理和典型的二元阵	09	天线实验
3.3 均匀直线阵	理解旋转天线法的原理和典型操作方法
3.4 不出现栅瓣的条件	课时
3.5 理想地面对天线的影响	8.1 用旋转天线法测试天线方向图
3.6 实际地面对天线的影响	（注：课程大纲排版从左到右列	）
课程预备
预备知识
学习天线原理课程，学习者需要具备大学物理、电磁场与电磁波、微波技术方面的知识。
学习资料
书名	作者	出版时间	出版社
《天线技术（第3版）》	马汉炎	2008年	哈尔滨工业大学出版社
《天线理论与技术》	钟顺时	2011年	电子工业出版社
《Analysis and Design（Third Edition）》	Constantine A. Balanis. Antenna Theory	2005年	John Wiley & Sons
表格内容参考资料
授课目标
课程目标1：了解和掌握天线知识——基本振子的辐射原理和辐射场的特点；天线电参数的基本概念和收发天线的电参数的关系；天线的分类方法；天线领域的研究前沿方向；对称振子的辐射原理和辐射场的特点；二元阵和均匀线阵的特点及其阵因子的计算方法；地面的镜像天线和地面影响因子的计算方法；水平对称振子、直立振子、引向天线、对数周期天线和螺旋天线的结构特点、工作原理、电气特性、主要电参数计算方法；面元的远区辐射场、方向特性；矩形口径均匀场、余弦场、圆形口径场的远区辐射场的方向特性；口径场相差对辐射场的影响；喇叭天线、旋转抛物面天线、卡塞格伦天线的工作原理、分析方法、主要电参数计算方法；天线对测量场地的要求，天线的最小测试距离；天线的方向图、增益、输入阻抗和阻抗等测量系统组成和测试方法。
课程目标2：具备分析使用天线的能力——分析常用对称振子天线的阻抗和设计馈电系统的能力；在工程实践中分析地面对天线影响的能力；分析工程天线口径场确定的辐射场的能力；工程实践中选择仪器及环境进行测试天线参数的能力；在工程实践中选择使用所学天线的能力。
课程目标3：具备天线使用及设计素质——能够使用常用仪器对天线进行测试，能够设计典型天线，能对典型的天线使用过程中的出现问题进行分析并加以解决。
所获荣誉
2017年12月26日，该课程被中华人民共和国教育部认定为首批“国家精品在线开放课程”。
教师简介
林澍，男，1979年出生，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院微波工程系副主任，副研究员，硕士生导师，哈工大微波与天线技术研究所总工程师，中国宇航学会会员。