高清PDF《天线手册（第22版）》（美）美国业余无线电协会

内容提要
《天线手册（第22版）》是美国业余无线电协会经典技术手册之一，包含了设计完整的天线系统所需的所有信息
本书中既有现代天线理论，也含有大量实用的天线设计与制作的实例。通过使用本书，读者不仅可以获得最基本的天线设计知识，如线天线、环形天线、垂直极化天线、八木天线等，并且以这些知识为基础，还可以进一步了解高等天线的理论和应用。
本书译自英文原版第22版，该版经过广泛修订，在原来版本的基础上补充了大量的信息，全新改写了“建造天线系统和铁塔”“地面效应”“移动甚高频和超高频天线”“移动和海事高频天线”等章节，并提供了很多令人兴奋的新天线项目，如C型极子不受地面影响的高频天线，在微波应用中的贴片天线和Vivaldi天线，用于八木天线的一组新的半构件设计等。英文原版书所附光盘文件可到《无线电》杂志官方网站www.radio.com.cn下载。
本书适合业余无线电爱好者阅读，还非常适合天线技术和射频技术等相关专业的工程师、技术人员及大专院校师生阅读，本书的权威内容将为他们的学习与实践提供非常有益的帮助。

专家序
由人民邮电出版社《无线电》杂志社组织翻译的第22版的美国业余无线电协会《天线手册》又将面世了。作为位长期从事天线理论和技术方面的研究与教学工作者，以及该书前一版（第21版）译稿的审稿人，我愿意借此机会谈谈对本书的一些看法，或许对读者选择与使用这本手册有所帮助。
当前无线技术与系统在通信、雷达、遥感、导航、物流等领域的应用越来越广泛，天线作为无线系统的不可或缺
的关键部件之一，一直受到从事该领域的工程师、学者和有关大专院校的师生的关注。天线技术方面的书籍大致可以分为两类。一类是天线教科书，其注重于天线本身的知识体系结构，适于本科生或研究生的教学应用：另一类是天线专著与天线手册。天线专著主要介绍有关天线方面的研究成果，专业性较强，而天线手册注重于介绍各种具体天线技术、设计方法、制作以及应用等，覆盖面较广。美国业余无线电协会的《天线手册》属于后一类。
从1939年出版的第1版起，到即将出版的第22版《天线手册》的中译本，其间已经历了70多年。每一版的内容都有较大的修订与充实，这在科技图书史上是非常少见的。这不但反映了天线理论与技术方面日新月异的进展，而且也充分说明这本手册的生命力与价值。第22版的《天线手册》相对于其前一版在内容编排上有较大的调整，从本人的观点看，新版的内容编排更系统、合理，在有关天线和无线电波传播的基础理论方面的内容有了加强。这对天线技术的初学者以及普通天线技术人员无疑是有利的。这本手册的内容非常丰富，总计28章的内容涉及了天线和无线电波传播的基础、天线建模与系统规划、多种应用天线、天线阵列、天线材料与附件、天线的接地系统与地面对天线和电波传播的影响、传输线，以及天线与传输线的测量等。
作为一本权威业余无线电协会的天线手册，其主要内容涵盖了业余无线电频段的几乎所有的主要天线形式，如各种振子天线、环天线、八木天线、多波段天线、宽带天线、对数周期阵列、方框阵列、测向天线、便携天线、移动天线和水上天线、中继台天线系统、VHF和UF天线，以及用于空间通信的螺旋天线和反射面天线等：同时对业余无线电频段（包括HF、VHF和UHF频段等）的各种电波传播特点与组织通信的方式等给出了详细的描述。虽然该《天线手册》历史悠久，但通过一次次再版的修改与补充，因此内容不乏新的天线和电波传播技术，如相控阵天线的理论与设计实例，如应用当代计算机建模软件分析、设计天线和进行电波传播预测等。
与其他天线类手册不同的是，这本《天线手册》还对如何设计、制作、测试和调试所需要的天线，对架设和维护天线系统提供了相当丰富的信息。在如何应用先进的计算机建模技术，如何选择天线、天线杆的材料，如何注意天线设计、架设和维护中的电气、人身和F安全等各方面都有很详细的介绍。除提供了大量的加工图，给出加工数据之外，甚至还给出了业余条件下物美价廉的替代方法和建议。书中附有很多天线的实例，这不仅对业余无线电爱好者中的动手派是一种福音，也可为天线工程师和天线制造企业提供一种很好的参考。
除了关注业余无线电频段的人员之外，这本手册以其对天线与无线电波传播技术的广泛的覆盖，以及其中一些很有特色内容，对其他从事天线研究与应用的人员，甚至对天线技术的初学者都会有很好的借鉴作用。相信它可以成为我国从事天线技术工作的科技人员、射频工程师以及相关大专院校师生的一本很好的天线参考书。

华东师范大学电子工程系教授朱守正

译者序
美国业余无线电协会的《天线手册》自1939年至今已出到第22版。其生命力之强，影响范围之广，自不必言说。译者有幸受编辑部之约，参与了第21版《天线手册》的翻译，成书于2009年，修订于2011年。现今，在第22版的翻译过程中，译者发现其在编排和内容上均进行了较大修订与充。
在编排方面，每一章中均添加了节目录，能让读者很快了解该章的内容结构，且对前一版的部分内容在行文顺序上做了新的安排，更易于读者系统地、连贯地理解与掌握。
在内容方面，秉承《天线手册》的一贯风格，既有理论上对天线系统理论、设计方法和计算机建模分析的介绍，也有制作上对天线类型和相关材料的选择、替代方法、架设和维护天线系统及安全性等细节的详尽介绍。其中，这一版较之前对以下章节做了较大修改和补充：
第2章增加了偶极子天线的介绍，详细描述了其基本电参数。
第3章修改并补充了地面效应对天线影响的介绍。首先，在近场地面效应中介绍了地表电学特性、土壤趋肤深度、土壤中的波长和馈点阻抗与距地高度的关系。然后，在垂直单极子天线的接地系统中详细补充了线接地系统和架空接地系统。最后，分析了地面条件对安装在较低处的垂直极化天线的重要性，并介绍了获取地面数据的方法。
第5章增加了大环天线的介绍，具体给出了方形环天线、三角形环天线、水平环天线和半波环天线的方向图等参数。
第9章增加了单波段中、高频不同天线的设计方法。让读者了解各种极化方式的优缺点，可根据相应的环境，做出与设计目标需求相适应的选择。
第15章增加了VHF、UHF频段八木天线的介绍，讨论了不同工作频段及不同形状的八木天线。
第16章介绍了主流的VHF、UHF移动天线类型，并讨论了有关安装技术的问题，在旧版基础上进行了修订与更新。
第17章介绍了应用于卫星通信和月面反射通信的天线。按天线类型重新对内容进行了编排，并对每种工作类型的具体特点进行了讨论。
第19章介绍了更多具有代表性的便携式天线，以及它们的安装方式和支撑方式，通过这些新颖的例子启发读者如何设计满足自身实际需求的便携天线。
第20章探讨了在给定环境条件下如何架设最优性能的天线，目的是让读者学习如何利用可用的资源进行实际设计工作。
第22章在测向天线的基础上增加了对接收天线的介绍，并对测向天线的内容做了新的修订与编排。
第26章增加了在树、桅杆和铁塔上安装天线的方法，及对铁塔和桅杆的设计，还介绍了所涉及的工具、安全和维护问题。
第28章详细介绍了天线系统的故障排除方法，为读者提供一些查找问题的系统方法和一般指导原则。
亟此翻译工作完成之际，译者非常感谢华东师范大学信息科学与技术学院朱守正教授的支持与审校。还要感谢本书翻译中与我一起工作的研究生，他们是华东师范大学的张世豪、俞晨洋和王太磊，及复旦大学的黎贵玲和陈吴。此外，华为技术有限公司陈荣标老师和中国科学技术大学集体电台成员参与完成的第21版《天线手册》译著为本版的翻译提供了大量有用参考，译者对此表示诚挚的感谢。鉴于译者时间和经验的限制，书中难免译词不妥，敬请读者不吝指正。

匡磊
2015年10月
于华东师范大学

前言
早在第二次世界大战前，随着业余通信服务的增长，《业余无线电手册(The ARRL Handbook)》这本在当今包罗万象的技术参考资料就已经开始发展了。这本第一部致力于天线、传输线及无线电波传播的参考书令人关注。ARL《天线手册》（第1版）于1939年出版，阐述了当今业余爱好者都了解的一点一天线及其相关技术的概念和系统是业余无线电成功的关键。对这些技术的关注使ARRL《天线手册》至今出版到第22版。

天线不但是业余无线电的基础，还激发了业余爱好者的兴趣，使他们期望尝试一系列不断完善设计和配置的开发和制作。甚至在一个电子小型化和软件复杂化的时代，每一位业余爱好者仍能获取天线系统的一些服务。美国联邦通信委员会中的关于业余通信服务的基础和目的，明确说明了“业余爱好者能力的延续和扩展有助于无线电技术的进步。”天线处于实现这一目标的最前端。
本版《天线手册》保持了70多年前建立的传统，即总结了大量业余爱好者团体感兴趣的天线技术。本书既能用作教学资料，也能作为天线系统的设计说明及相关信息的原始资料。在本书中，你会看到由知识渊博、经验丰富的业余爱好者提供的理论资料以及实用的、亲手实践的建议一仅在文本中就列出或引用了213位不同作者的作品。我们重新编排了新稿件以及先前版本中的内容，以提供一个更有效的、紧密结合实际设计的学习经验。
特别是，我们有幸在书中包含了EZNEC ARRL5.0天线建模软件，作者是oyLewallen(W7EL),他获得了2011年美国业余无线电节Dayton Hamvention技术卓越奖。天线建模从根本上改变了天线的设计和发展，同时EZNEC软件设立了业余标准。一整章的天线建模和Greg Ordy(W8WWV)拓展的EZNEC教程也包含在原版书的光盘文件中。由本书前编辑Dean Straw(N6BV)编写的一款流行软件，也包含在本版中：HFTA(高频地形分析)、TLW(Windows系统下的传输线)和YW(Windows系统下的八木天线)。（注：原版书附加光盘文件可到《无线电》杂志网站
www.radio.com.cn查询下载。)

你也会注意到，我们更多地使用了友好组织英国广播协会(RSGB)的内容。RSGB的出版物以其质量而闻名，并且提供了天线主题的不同观点和处理方式。澳大利亚无线电研究所(WIA)的文章亦有出现。我们非常感谢他们在新版本中给予的支持。
天线系统设计是该版本的一个新重点。先前分布在全书的内容已被集中到一个单独的章节“高频天线系统设计”中，涉及了当地地形的影响、天线高度、地面电导率、预期覆盖的“足迹”和其他类似的主题。本书帮助业余爱好者或专业人士在选择天线系统的部件时做全面的考虑，使他们做出更好的选择，实现理想的通信目的。
全新和完全重写的内容包括：
■Steve Morris(K7LXC)编写的“建造天线系统和铁塔”。
■Rudy Severns(N6LF)编写的“地面效应”，包括辐射系统和架高地网的一个主要更新。
■Alan Applegate(KOBG)编写的“移动的甚高频和超高频天线”。
■以及由Alan Applegate(KOBG)和Rudy Severns(N6LF)重新编写的“移动和海事高频天线”章节。
■天线系统材料和服务的供应商表格己经更新，可在本书的新网站上进行下载：www.arl.org/antenna-book。
在“便携式天线”以及“隐身和有限空间的天线”等新章节中，我们可以认识天线使用和安装的新途径。这些章节在未来的版本中肯定会有所扩展。一个长期未被强调但对所有业余爱好者和专业人士都有价值的领域现在也有了自己的章节一“天线系统的故障排除”。
ARRL《天线手册》的每一个版本都以一些令人兴奋的新天线项目为特征。本版包含了Brian Cake(KF2YN)的C型极子不受地面影响的高频天线：在微波应用中的贴片天线和Vivaldi天线：Kent Britain(WA5VJB)的著名的用于甚高频和超高频的“廉价八木天线”；Dave Leeson(W6NL)的40m莫克森横梁；John Stanley(K4ERO)的电视到业余无线电的对数周期转换天线：Gary Breed(K9AY)的环天线设计的细节处理：Stan Stockton(K5GO)的用于八木天线的一组新的半构件设计。
本书的结构遵循2011年的《业余无线电手册》的改进布局一有一个更加详细的主目录并且在每章开头都有一个，编号分为三层，使本书浏览起来更容易。
我们希望你能够认同这个新版本的ARL《天线手册》，它不只是紧跟业余无线电中天线技术的步伐，包括新的内容和软件，而且还为了更好学习和应用进行了重新编排，所有这些都是为了能本书成为一个更有用的参考和学习工具。哪里有业余无线电，哪里就一定有天线，同样哪里也一定有ARRL《天线手册》。
David Sumner(K1ZZ)
首席执行宫
纽因顿，康涅狄格州

内容索引：

第1章天线基本理论
1.1电磁场和电磁波的介绍1
1.1.1电场和磁场1
1.1.2传导电流和位移电流2
1.1.3电磁波2
1.2天线阻抗5
1.2.1辐射阻抗5
1.2.2电流和电压分布5
1.2.3馈电点阻抗5
1.3天线方向性和增益6
1.3.1各向同性辐射6
1.3.2方向性和辐射方向图6
1.3.3近场和远场7
1.3.4辐射方向图的类型8
1.3.5方向性和增蓝10
1.3.6辐射方向图的测量12
1.4天线极化12
1.5其他天线特征13
1.5.1收发互易性13
1.5.2天线带宽14
1.5.3频率缩放14
1.5.4有效辐射功率(ERP)15
1.6射频辐射和电磁场安全问题15
1.6.1射频能量的热效应16
1.6.2电磁辐射的非热效应16
1.7参考文献22
第2章偶极天线和单极天线24
2.1偶极天线24
2.1.1辐射方向图25
2.12导体直径的影响27
2.1.3馈点阻抗28
2.1.4频率对辐射方向图的影响31
2.1.5折合偶极天线33
2.1.6垂直偶极天线33
2.2单极天线34
2.2. λ/4单极天线的特性34
2.2.2折合单极天线36

23参考文献36
第3章地面效应37
3.1近场地面效应37
3.1.1地表的电学特性37
3.1.2土壤趋肤深度39
3.1.3土壤中的波长40
3.1.4馈点阻抗与距地高度40
3.2垂直单极子天线的接地系统41
3.2.1天线底部附近的场41
3.2.2辐射效率及土壤中的能量损耗42
3.2.3线接地系统44
3.2.4架空接地系统48
3.2.5不同地网系统间的差异53
3.3远场地面效用54
3.3.1一般反射54
3.3.2远场反射和垂直天线54
3.3.3 PSEUDO-BREWSTER角(PBA)与更直天线56
3.3.4平表面反射和水平极化波57
3.3.5真实地表条件下的方向图58
3.4天线分析中的地面参数61
3.4.1地面条件的重要性61
3.4.2获取地面数据62
3.5参考文献和参考书目65
第4章无线电波传播67
4.1无线电波的性质67
4.1.1无线电波的弯曲67
4.1.2地波68
4.1.3表面波68
4.1.4空间波68
4.1.5视线外的VHF/UHF传播69
4.1.6天线极化70
4.1.7甚高频无线电波远距离传播71
4.1.8可靠的甚高频覆盖73
4.1.9极光传播76
4.2高频天线传播77
4.2.1太阳的作用77

（略）

投稿会员：可爱莹