Książka zawiera systematyczny, prowadzony od podstaw wykład z podstaw elektromagnetyzmu, techniki antenowej i propagacji fal radiowych. Omówiono w niej równania Maxwella, właściwości fali płaskiej, teorię linii transmisyjnych, podstawy techniki mikrofalowej, parametry anten i ich pomiary, dokonano przeglądu anten wykorzystywanych we współczesnych systemach radiokomunikacyjnych oraz opisano propagację fal radiowych. Przedstawiono również wstępne informacje dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej oraz zaprezentowano wpływ prądu elektrycznego i pól elektromagnetycznych na organizm człowieka wraz z obowiązującymi przepisami BHP.

WSTĘP 9


1. PODSTAWY ELEKTROMAGNETYZMU 11

1.1. Elektrostatyka 11

1.2. Magnetostatyka 15

1.3. Równania Maxwella 17

1.3.1. Postać całkowa 17

1.3.2. Postać różniczkowa i zespolona 21

1.4. Polaryzacja elektryczna i magnetyczna. Rodzaje
ośrodków 22


2. FALA PŁASKA 27

2.1. Wyprowadzenie równania falowego dla próżni 27

2.2. Postać ogólna równania falowego. Fala płaska w dielektryku
stratnym 33

2.3. Fala płaska w przewodniku. Zjawisko naskórkowości 36

2.4. Polaryzacja fali płaskiej 40


3. ZALEŻNOŚCI ENERGETYCZNE W POLU
ELEKTROMAGNETYCZNYM 43

3.1. Energia magazynowana w polu elektrycznym
i magnetycznym 43

3.2. Twierdzenie Poyntinga 44

3.3. Moc pochłaniana przez dobry przewodnik 48


4. FALE NA GRANICY DWÓCH OŚRODKÓW 50

4.1. Warunki brzegowe dla pól elektromagnetycznych 50

4.2. Fala padająca prostopadle na granicę dwóch ośrodków 54

4.3. Fala padająca ukośnie na granicę dwóch ośrodków 63


5. LINIE TRANSMISYJNE TEM 73

5.1. Rodzaje linii transmisyjnych 73

5.2. Równania linii transmisyjnej 74

5.3. Linia transmisyjna jako czwórnik 79

5.4. Parametry jednostkowe linii transmisyjnych 80

5.5. Linie bezstratne 82

5.5.1. Parametry linii bezstratnych 82

5.5.2. Linia nieskończona 83

5.5.3. Przypadek og6lny linii o skończonej długości 84

5.5.4. Linia zwarta na końcu 88

5.5.5. Linia rozwarta na końcu 88

5.5.6. Połączenie dwóch linii transmisyjnych 91

5.5.7. Transformator ćwierćfalowy 92

5.5.8. Analiza niedopasowania generatora i obciążenia 94

5.6. Model linii transmisyjnych dla ośrodków
wielowarstwowych 97

5.7. Linie transmisyjne stratne 100

5.7.1. Linia niezniekształcająca 103

5.7.2. Linia stratna obciążona 104

5.8. Wykres Smitha 109

5.9. Analiza czasowa przebiegów w linii transmisyjnej 113

5.10. Uwagi praktyczne dotyczące stosowania linii
transmisyjnych 115


6. PODSTAWY TECHNIKI MIKROFALOWEJ 119

6.1. Rodzaje falowodów 119

6.2. Zarys analizy falowodów 121

6.3. Podstawowe parametry falowodów 123

6.4. Bierne podzespoły falowodowe 124

6.5. Kuchenka mikrofalowa 126


7. WSTĘP DO TECHNIKI ANTENOWEJ 129

7.1. Antena jako źródło promieniowania 129

7.2. Potencjały 132

7.3. Dipol idealny 135

7.4. Parametry anten 144

7.4.1. Charakterystyka promieniowania 144

7.4.2. Kierunkowość 149

7.4.3. Zysk energetyczny 153

7.4.4. Impedancja wejściowa 156

7.4.5. Szerokość pasma pracy 160

7.4.6. Apertura maksymalna i powierzchnia skuteczna 161

7.4.7. Polaryzacja anteny 164

7.4.8. Długość skuteczna 165

7.4.9. Zastępcza temperatura szumowa i współczynnik
przydatności 166

7.5. Zasada wzajemności 168

7.6. Antena w torze radiowym 172


8. PROSTE STRUKTURY PROMIENIUJĄCE 176

8.1. Dipol krótki 176

8.2. Dipol półfalowy 178

8.3. Anteny nad doskonale przewodzącą płaszczyzną
(ziemią doskonałą) 181

8.4. Unipole 184

8.5. Małe anteny pętlowe 186


9. ANTENY PROSTOLINIOWE 193

9.1. Dipole 193

9.1.1. Dipole proste 193

9.1.2. Dipol pętlowy 202

9.2. Zasilanie anten prostoliniowych 206

9.2.1. Dopasowanie impedancyjne 206

9.2.2. Symetryzacja 209

9.3. Anteny Yagi 214

9.4. Anteny nad ziemią rzeczywistą 219


10. UKŁADY ANTENOWE 225

10.1. Współczynnik układu dla układów liniowych 225

10.2. Sterowanie wiązką główną i układy fazowane 236

10.3. Zjawisko superkierunkowości 239

10.4. Zasada przemnażania charakterystyk 240

10.5. Impedancja wzajemna 241


11. PRZEGLĄD NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANYCH ANTEN 248

11.1. Duże anteny pętlowe 248

11.2. Anteny z falą bieżącą 252

11.3. Anteny szerokopasmowe 256

11.3.1. Anteny śrubowe (helikalne) 256

11.3.2. Anteny dwustożkowe 262

11.3.3. Anteny spiralne 269

11.3.4. Anteny logarytmicznie periodyczne 273

11.4. Anteny aperturowe 280

11.4.1. Promieniowanie apertury prostokątnej i kołowej 280

11.4.2. Anteny tubowe 285

11.4.3. Anteny reflektorowe , 286

11.5. Anteny szczelinowe 294

11.6. Anteny mikropaskowe 302

11.6.1. Stosowane struktury i metody zasilania 302

11.6.2. Modele analityczne 307

11.7. Anteny soczewkowe 312


12. ANTENY W SYSTEMACH RADIOKOMUNIKACYJNYCH 317

12.1. Nadawcze i odbiorcze anteny RTV 317

12.1.1. Anteny na zakres fal długich i średnich 317

12.1.2. Anteny na zakres fal krótkich 321

12.1.3. Nadawcze anteny TV i UKF 327

12.1.4. Odbiorcze anteny TV i UKF 330

12.2. Anteny w łączach mikrofalowych 334

12.3. Anteny w radiokomunikacji ruchomej lądowej 343

12.3.1. Anteny stacji bazowych 344

12.3.2. Anteny terminali ruchomych 358

12.4. Uwagi praktyczne dotyczące montażu i konserwacji
anten 362


13. PROPAGACJA FAL RADIOWYCH 365

13.1. Klasyfikacja sposobów rozchodzenia się fal 365

13.2. Podstawowe zależności propagacyjne 367

13.2.1. Propagacja w wolnej przestrzeni 367

13.2.2. Strefy Fresnela 368

13.2.3. Kryterium Rayleigha 369

13.3. Rozchodzenie się fali przyziemnej 370

13.3.1. Fala powierzchniowa 370

13.3.2. Przypadek dwóch anten podniesionych 373

13.4. Wpływ troposfery na rozchodzenie się fal radiowych 376

13.5. Wpływ jonosfery na rozchodzenie się fal radiowych 383

13.6. Rozchodzenie się fal radiowych w różnych zakresach
częstotliwości 394

13.6.1. Rozchodzenie się fal długich, średnich i pośrednich 394

13.6.2. Rozchodzenie się fal krótkich 396

13.6.3. Rozchodzenie się fal ultrakrótkich i mikrofal 400

13.7. Projektowanie systemów radiokomunikacyjnych 403

13.7.1. Pojęcia podstawowe 403

13.7.2. Modele propagacyjne 405


14. POMIARY ANTEN 410

14.1. Wprowadzenie 410

14.2. Charakterystyka promieniowania 411

14.3. Zysk energetyczny 413

14.4. Impedancja wejściowa i WFS 415

14.5. Pomiary zmniejszonych modeli anten 417


15. KOMPATYBILNOŚĆ ELEKTROMAGNETYCZNA 419

15.1. Zakres badań kompatybilności elektromagnetycznej 419

15.2. Kompatybilność systemów radiokomunikacyjnych 421

15.3. Działanie prądu elektrycznego na organizm ludzki i BHP
podczas pracy z urządzeniami pod napięciem 425

15.4. Wpływ pola elektromagnetycznego na organizm
człowieka 431

15.5. Ochrona przed promieniowaniem i obowiązujące
przepisy BHP i ochrony środowiska 438

15.6 Zasady bezpiecznego korzystania z urządzeń
radiokomunikacyjnych 450


DODATEK 458

SŁOWNIK POLSKO-ANGIELSKI 504

SŁOWNIK ANGIELSKO-POLSKI 509

SKOROWIDZ 514