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第一部分 基础篇 2

第1章 绪论 2

1.1 电磁技术概述 2

1.1.1 电磁技术的发展 2

1.1.2 电磁技术的应用 3

1.2 电磁技术的数学基础 5

1.2.1 三种常用的正交坐标系 5

1.2.2 矢量运算 7

1.2.3 亥姆霍兹定理 12

课后练习题 13

第2章 静电场和静磁场 14

2.1 静电场 14

2.1.1 电荷与库仑定律 14

2.1.2 电场与电场强度 15

2.1.3 电场线 16

2.1.4 电通量与高斯定理 17

2.1.5 静电场环路定理 18

2.1.6 导体和介质对电场分布的影响 19

2.1.7 电场的能量 24

2.2 静磁场 25

2.2.1 电流与电流密度 25

2.2.2 安培定律、磁场与磁感应强度 26

2.2.3 磁感线与静磁场的“高斯定理” 28

2.2.4 安培环路定理 28

2.2.5 介质对磁场分布规律的影响 29

2.2.6 磁场强度与有介质时的磁场环路定理 31

2.2.7 磁场的能量 32

2.3 静电场和静磁场对比 33

课后练习题 34

第3章 时变电磁场 35

3.1 电磁感应定律 35

3.1.1 电磁感应 35

3.1.2 动生电动势、感生电动势 36

3.1.3 感生电场的性质 36

3.2 麦克斯韦的基本假说 38

3.3 麦克斯韦方程组 38

3.4 边界条件 39

3.5 电磁场的能量和能流 41

课后练习题 42

第4章 平面电磁波 44

4.1 正弦电磁场的复数表示方法 44

4.2 电磁波的形成和分类 45

4.3 电磁波的极化特性 47

4.3.1 线极化 47

4.3.2 圆极化 47

4.3.3 椭圆极化 48

4.4 媒质与电磁波 49

4.4.1 媒质与电磁场间的相互影响 49

4.4.2 媒质的分类总结 49

4.5 电磁波的垂直入射和斜入射 52

4.5.1 电磁波对理想导体的正入射 52

4.5.2 电磁波对介质的正入射 53

4.5.3 导体的趋肤效应 55

4.6 电磁波的特点和传播 55

4.6.1 视距传播 55

4.6.2 电离层传播 55

4.6.3 外层空间传播 56

4.6.4 地面波传播 56

4.6.5 地壳传播 56

4.6.6 各波段电磁波传播的特点 56

课后练习题 58

第5章 传输线概述 59

5.1 传输线基本概念 59

5.1.1 传输线的种类 59

5.1.2 传输线的工作状态 63

5.2 矩形波导 64

5.2.1 矩形波导中的主模 65

5.2.2 矩形波导中其他模式的电磁波 66

5.3 传输线的参数 67

5.3.1 传输线的传播常数 67

5.3.2 传输线的特性阻抗 67

5.3.3 传输线的输入阻抗 67

5.3.4 传输线的反射系数 68

5.3.5 传输线的驻波比 68

5.4 传输线的应用 69

课后练习题 70

第6章 常用微波器件 71

6.1 常用微波器件及其参数 71

6.2 常用微波器件的应用 74

课后练习题 76

第7章 天线技术 77

7.1 天线的基本概念及参数 77

7.1.1 电基本振子及其辐射特点 77

7.1.2 天线的主要特性参数 79

7.1.3 接收天线的特性参数 84

7.2 对称振子天线 84

7.2.1 对称振子上的电流分布 84

7.2.2 对称振子的辐射场 85

7.2.3 对称振子的方向特性 85

7.2.4 对称振子的辐射功率 87

7.2.5 对称振子的辐射阻抗 87

7.2.6 对称振子的输入阻抗 88

7.3 单极天线 89

7.4 天线阵 91

7.4.1 天线阵原理 91

7.4.2 二元阵的方向特性 93

7.4.3 均匀直线式天线阵 95

7.5 引向天线 96

7.5.1 引向天线的工作原理 97

7.5.2 引向天线的设计 97

7.6 宽频带天线 97

7.6.1 螺旋天线 98

7.6.2 对数周期天线 100

7.7 缝隙天线 101

7.7.1 理想缝隙天线 101

7.7.2 波导缝隙天线 103

7.8 微带天线 104

7.8.1 微带天线的结构 104

7.8.2 微带天线的辐射原理 105

7.9 面天线 106

7.9.1 面天线的结构 106

7.9.2 喇叭天线 107

课后练习题 109

第8章 天线在通信领域中的应用 111

8.1 天线在物联网中的应用 111

8.1.1 物联网及其应用简介 111

8.1.2 物联网中的天线 114

8.1.3 射频识别系统中的天线 116

8.2 天线在广播电视信号发射中的应用 120

8.2.1 广播电视发射天线的特点和要求 120

8.2.2 旋转场天线 121

8.2.3 蝙蝠翼天线 122

课后练习题 122

第二部分 仿真篇 124

常用微波EDA仿真软件简介 124

仿真案例1 平面波的仿真 128

仿真案例2 矩形波导的仿真 136

仿真案例3 行波与驻波的仿真 141

仿真案例4 对称振子天线的仿真 143

仿真案例5 对称振子天线阵的仿真 151

仿真案例6 引向天线的仿真 156

仿真案例7 微带天线的仿真 165

仿真案例8 鞭状天线的仿真 176

仿真案例9 手机螺旋天线的仿真 181

仿真案例10 手机PIFA天线的仿真 190

仿真案例11 高频13.5 6 MHz RFID标签天线的仿真 195

仿真案例12 超高频RFID八木标签天线的仿真 199

仿真案例13 近距离超高频RFID标签天线的仿真 206

仿真案例14 超高频RFID变形偶极子标签天线的ADS仿真 210

仿真案例15 超高频RFID抗金属标签天线的仿真 216

仿真案例16 超高频RFID读写器天线的仿真 223

仿真案例17 带通滤波器的ADS仿真 227

仿真案例18 低通滤波器的ADS仿真 237

第三部分 实践篇 240

实验1 标量网络分析仪的基本操作 240

实验2 矢量网络分析仪的基本操作 247

实验3 频谱分析仪的基本操作 249

实验4 波导测量系统中波导波长的测量 251

实验5 用波导测量系统测量驻波比 255

实验6 用波导测量系统测量阻抗 258

实验7 用网络分析仪测量滤波器参数 261

实验8 用网络分析仪测量功分器参数 266

实验9 用网络分析仪测量天线回波损耗 271

实验10 天线方向性的测量 273

实验11 无线频谱侦测分析 275

实验12 射频同轴电缆的常规性能与测试 278

实验13 自制无线网卡天线 281

实验14 标签天线的制作 283

实验15 电子标签读取距离的测量及分析 285

实验16 标签天线读取方向图的测量 287

实验17 超高频RFID电子标签的读写操作 289

实验18 校园RFID车辆门禁系统的安装 291

参考文献 294