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目 录9

第一章引言9

1.1 基本说明9

1.2单位9

1.3座标系统11

1.3.1矢量12

1.3.2场12

1.3.3矢量乘法12

1.3.4信息矢量13

第二章发射天线15

2.0符号表15

2.1 基本概念18

辐射效率22

天线带宽的计算23

底部或馈线旁路电容的影响24

功率带宽积24

2.2.1风和风负载25

2.2垂直支撑25

风负载27

导体的机械振动28

2.2.2塔和天线杆钢材需要量29

及费用估计29

2.3顶负载32

2.3.1各种导线段的电容34

单根水平导线34

同轴电缆（空气介质）34

平行的水平导线（平顶天线）35

单根垂直导线35

单导线倒L形天线36

单导线T形天线37

垂直面上等距平行导线37

远离地面的两根平行导线之间的电容37

不平行导线38

加载垂直天线（伞形天线）38

2.3.2拉线和架空导线的物理特性41

2.3.3电线和绞线41

2.3.4绝缘子46

抗压锥形绝缘子47

管形绝缘子47

串联绝缘子49

2.4接地系统51

磁场损耗的电阻分量52

电场损耗的电阻分量59

垂直电场61

电场损耗的电阻分量和功率损耗63

导线界面损耗64

当表面阻抗为一定值或单有径向变化时磁场地电阻分量的计算65

2.5导体和调谐线圈特性68

趋肤效应69

临近效应71

螺线管线圈的损耗72

2.5.1 电感72

单根直导线72

两根长直导线或地面反射73

线圈的Q值与损耗74

单层圆线线圈74

2.6 电晕75

电晕形成与火花击穿75

频率影响79

几种典型几何形体的电场79

电晕起始电压和功率损耗计算82

有效电容量的变化83

功率损耗83

2.7模的激励系数84

天线的方向性86

2.8实际的甚低频天线特性87

2.8.1历史的回顾87

（1）第一次世界大战以前87

（2）第一次和第二次世界大战期间88

（3）第二次世界大战以后88

2.8.2电气参数91

2.8.3早期甚低频天线的简单介绍93

马里兰（Maryland）州的安95

纳波利斯（Annapolis）台95

2.8.4现有某些主要天线的特性95

巴布（Balboa）运河区萨米特（Summit）天线98

缅茵（Maine）州的卡特勒（Cutler）天线102

德国的哥利阿斯（Goliath）台105

夏威夷瓦胡（Oahu）岛的海库（Haiku）台105

华盛顿州奥索（Oso）的吉姆峡110

（Jim Creek）台110

（Lualualei）台114

夏威夷瓦胡（Oahu）岛的罗罗里114

英国的鲁比（Rugby）台117

2.9最佳尺寸和多单元的考虑122

第三章传播126

3.0符号表126

3.1基本原理132

3.2地波传播133

3.2.1表面阻抗的概念135

3.2.2混合路径140

3.3射线理论及天波场计算143

3.3.1射线路径几何图144

3.3.2等效天线方向性图148

和射线激励因子148

3.3.3 电离层的反射系数152

指数的电导率剖面153

磁场和非指数剖面的效应155

实验和理论的比较161

3.3.4电离层会聚系数161

3.3.5多次跳跃的研究163

3.3.6高度增益系数164

3.3.7地波和天波总场强的计算165

3.4波导模式169

3.4.1平面地面理论介绍170

零阶模式170

3.4.2平面地面高阶模式理论172

相速173

衰减率174

模式激励176

3.4.3球形地面理论（J.R.Wait）182

3.4.4球形地面模式的近似法190

相速近似法195

衰减率近似法196

地面分离模近似法198

模式激励近似法200

高度增益函数近似法201

模式电场近似法203

对极场204

3.5模场的计算并与观测场比较208

3.5.1模场方程209

3.5.2激励系数和高度增益211

天线前景缩短因数218

高度增益因子220

3.5.3衰减率220

实验程序221

混合路径上衰减率的综合221

地磁场及其方向的影响222

地表面电导率的影响223

昼夜变化224

纬度变化227

季节变化227

太阳周期变化228

平均的白天和夜间衰减率229

3.5.4相速232

实验程序233

混合路径的组合236

地磁场和方向效应240

地球表面电导率的影响242

昼夜变化242

季节变化245

纬度变化246

太阳周期变化247

太阳天顶角变化248

平均昼夜相速248

3.5.5振幅和相位的短期变化249

太阳闪光效应252

3.5.6场强和相位与距离的关系252

3.5.7群速258

3.6磁－电离模式（啸声）261

3.7高空核爆炸的影响264

第四章接收天线267

4.0符号表267

4.1基本概念269

4.2反向激励或耦合效率269

4.3电场天线的特性270

4.3.1垂直鞭状天线270

校准272

有用功率273

4.3.2地面水平线状天线274

有用功率275

贝弗里兹天线276

4.4磁场天线的特性278

4.4.1环形天线278

场强电压关系278

磁芯279

有效高度280

屏蔽280

校准282

有用输出功率283

环形天线电感284

4.5热噪声电平和等效噪声场285

4.5.1直接耦合天线285

等效噪声场286

铁磁芯287

4.5.2变压器耦合天线287

调谐电容器上的载波热噪声比288

变压器引起的载波噪声比的降低288

调谐电容器两端所产生的载波电压288

4.5.3特定接收机的有效噪声场290

4.6导电媒质中的环形天线292

4.7机上天线293

4.7.1天线型式293

嵌入式天线294

4.7.2校准方法294

机身对天线有效高度或有效面积的影响294

飞行中的校准295

4.8.2电晕放电和噪声场296

4.8飞机上的静电积累296

4.8.1电荷产生的机理296

等效噪声场的计算297

4.8.3机上放电器和噪声抑制298

第五章大气无线电噪声场300

5.0符号表300

5.1基本概念301

5.2噪声源302

5.2.1闪电特性302

返回击穿电流矩的特性303

雷闪放电的统计数据305

随时间变化的垂直电流所产306

生的电场和磁场306

单个返回击穿的频谱308

单个预放电的频谱309

云对云和云对地放电在频谱310

和极性上的差别310

5.2.2雷雨区分布310

世界范围雷雨活动性的大小313

5.2.3地球以外的噪声源314

5.3 中心电平316

5.3.1 电平变化与频率的关系316

5.3.2噪声电平随地理位置317

和时间的变化317

长期变化318

平均噪声场的随机变化332

5.4.1幅度概率分布334

5.4短期统计334

5.4.2脉冲间隔统计337

第六章调制、频谱和接收343

系统性能343

6.0符号表343

6.1基本概念345

6.2通讯理论与调制原理345

6.2.1信息传输理论345

6.2.2调制方法和理论347

相位调制348

频率调制348

振幅调制348

6.3频谱和带宽要求349

6.3.1周期函数和传里叶级数349

6.3.2非周期函数和传里叶积分350

6.3.3线性低通滤波器的脉冲和阶跃函数响应351

6.3.4通－断键控发射机的频谱353

6.3.5移频键控发射机的频谱354

6.4载波噪声比和误差计算357

大气噪声的统计计算358

6.4.1载波加之热噪声和甚低频358

瞬时幅度分布359

热噪声的瞬时频率分布361

热噪声调频噪声输出的计算364

（C/N》1）364

大气噪声的瞬时频率分布364

6.4.2精确频率测量对载波噪368

声比的要求368

6.4.3计算与测量误差的比较369

6.5.1数据率、键控率和带宽373

幅度调制系统373

移频键控系统373

6.5典型的通讯系统373

6.5.2系统性能因数374

理想性能和高斯噪声375

甚低频大气噪声下的系统性能378

噪声分布对性能因数的影响378

7.0符号表381

第七章系统总体设计381

7.1基本概念383

7.2功率要求和性能384

可靠性的计算384

7.2.1特定路径上的功率要求385

7.2.2给定功率的性能可靠性387

载波中值场强的计算390

载波噪声比和通讯可靠性392

7.2.3可靠性预测396

发射天线带宽397

7.3带宽要求的计算397

有限的发射机系统带宽引起的399

系统性能下降399

7.4设计中的经济因数399

7.4.1发射系统的成本因数400

发射机成本400

辐射系统401

地网系统401

调谐设备401

7.4.2最佳效率的选择404

电阻与效率的关系405

投资成本与效率的关系406

年度工作成本的确定与天线407

系统效率之关系407

整个发射系统的年度成本407

附录410

A．缩写410

B．换算系数412

所产生的电磁场414

C．随时间变化的垂直电流414

D．天线电流电压关系和接近自谐416

振时的功率辐射能力416

电压和电流分布（等阻抗）418

电压和电流分布（变阻抗）419

E．电离层的电气特性421

E.1 电离媒质的有效介电常数421

（无磁场与碰撞）421

E.2碰撞效应（无磁场）422

E.3磁场的影响423

碰撞频率对能量的影响423

E.4电子密度与碰撞频率425

月球的影响429

F．太阳辐射和太阳黑子周期431

太阳活动的长周期变化432

太阳辐射的非周期和短周期变化432

宇宙射线的强度变化433

G．太阳天顶角和日出日落时间436

H．地磁场443

思考题答案444