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第一章 矢量分析 1

第一节 标量场和矢量场 1

一、标量场与矢量场的概念 1

二、标量场的等值面 1

三、矢量场的矢量线 1

第二节 标量场的梯度 3

一、方向导数 3

二、梯度 3

第三节 矢量场的散度 6

一、通量 6

二、散度 6

三、散度定理 7

一、环量与环量强度 9

第四节 矢量场的旋度 9

二、旋度 10

三、斯托克斯定理 11

第五节 二阶微分运算 格林公式 13

一、两个零恒等式 13

二、拉普拉斯运算 13

三、格林公式 14

第六节 亥姆霍兹定理 14

一、亥姆霍兹定理 14

二、矢量场的分类 14

第七节 圆柱面坐标系 16

一、圆柱面坐标系与直角坐标系的关系 16

二、矢量微元、面积元和体积元 18

三、梯度、散度、旋度和拉普拉斯运算 18

一、球面坐标系与直角坐标系的关系 21

第八节 球面坐标系 21

二、矢量微元、面积元和体积元 22

三、梯度、散度、旋度和拉普拉斯运算 22

习题 24

第二章 麦克斯韦方程 26

第一节 麦克斯韦方程组 26

一、麦克斯韦方程组的微分形式 26

二、麦克斯韦方程组的积分形式 27

三、电流连续性方程 27

四、静态场 27

五、时变电磁场 28

第二节 本构关系 29

第三节 电磁场的边界条件 31

一、边界条件的一般形式 31

二、两种常用的特殊情况 33

第四节 正弦电磁场 35

一、时谐量的复数表示 35

二、复矢量 36

三、时间平均值 36

四、麦克斯韦方程组的复数形式 37

第五节 电磁能流与能量 38

一、坡印廷定理 38

二、坡印廷矢量 39

三、平均能流密度矢量 40

习题 41

第三章 平面电磁波 44

第一节 无损耗媒质中的均匀平面波 44

一、波动方程 44

二、均匀平面波 46

三、均匀平面波的能量及能流 49

第二节 波的极化 51

一、极化的概念 51

二、波的极化 51

第三节 损耗媒质中的平面波 55

一、损耗媒质中的波动方程 55

二、低损耗电介质中的波 58

三、良导体中的波 58

习题 63

第四章 平面波的反射与透射 66

第一节 均匀平面波对平面分界面的垂直入射 66

一、对理想导体的垂直入射 66

二、对完纯介质的垂直入射 69

一、各区域的场量及边界条件 74

第二节 均匀平面波对多层介质分界面的垂直入射 74

二、总场的波阻抗 76

第三节 均匀平面波对分界平面的斜入射 78

一、沿任意方向传播的平面电磁波 78

二、均匀平面波在媒质分界平面上的斜入射 81

习题 90

第五章 波导与谐振腔 96

第一节 沿均匀导波系统的波的一般特性 96

一、方程及波的分类 96

二、TEM波 98

三、TM波 99

四、TE波 101

第二节 矩形波导 103

一、矩形波导中的TM波 103

二、矩形波导中的TE波 106

三、主模与单模传输 109

第三节 平行板波导 111

一、平行板波导中的TE波 112

二、平行板波导中的TM波 114

第四节 介质波导 116

第五节 谐振腔 119

一、TMm、？、p模 120

二、TEm、？、p模 121

三、谐振腔的品质因素 122

习题 123

第六章 传输线 126

第一节 分布参数的概念 126

二、传输线方程及其解 127

一、传输线的物理模型——等效电路 127

第二节 传输线方程 127

第三节 传输线上波的传输特性参数 131

一、特性阻抗 131

二、传播常数 133

三、相速 134

第四节 传输线的阻抗和反射系数 135

一、阻抗 135

二、反射系数 136

第五节 传输线工作状态的分析 138

一、行波状态 139

二、驻波状态 139

三、混合波状态 141

四、传输功率及功率容量 142

一、圆图的基本构成原理 145

第六节 圆图及其应用 145

二、圆图的基本应用 150

第七节 传输线的阻抗匹配 152

一、用四分之一波长阻抗变换器作阻抗匹配 152

二、用单短截线匹配 153

三、用双短截线匹配 154

习题 156

第七章 天线 161

第一节 矢量位和标量位函数 161

第二节 基本振子的辐射场 163

一、电基本振子 163

二、磁基本振子 165

一、辐射方向图 166

第三节 天线的电参数 166

二、效率 169

三、增益系数 169

四、阻抗 170

五、极化 170

第四节 线形天线的基本形式 171

一、对称振子天线 171

二、对称半波天线 174

第五节 天线阵 175

一、方向性相乘原理 175

二、几种常见的二元阵 177

第六节 引向天线 180

一、引向天线的工作原理 180

二、引向天线的电参数 182

三、引向天线的尺寸选择 184

四、引向天线的馈电方法 186

第七节 对数周期天线 188

第八节 面形天线 190

一、分析面形天线辐射场的基本方法 191

二、几种常用的面形天线 191

习题 196

第八章 电磁波的其它论题 198

第一节 瑞利(Rayleigh)散射 198

一、瑞利散射的基本分析 198

二、总的散射截面 199

三、后向散射截面 200

第二节 多普勒效应 201

第三节 高斯波束 203

一、等离子体中的电磁波 205

第四节 各向异性媒质中的电磁波 205

二、铁氧体中的电磁波 208

习题 210

第九章 静态场 211

第一节 静电场的方程与边界条件 211

二、静电场的方程 211

二、静电场的边界条件 212

三、高斯定律及应用 213

第二节 静电位 215

一、电位的定义 215

二、电位差 215

三、电位的微分方程 216

四、电位的表达式 216

六、电位的边界条件 217

五、电场表达式 217

第三节 静电场能量 222

一、电场能量 222

二、电荷系统的静电场能量 222

第四节 电容 224

一、电容的定义 224

二、电容的计算 224

第五节 恒定电场 227

一、恒定电场的基本方程 227

二、恒定电场的边界条件 227

三、焦耳定律 228

四、电阻 229

五、恒定电场与静电场的比拟 229

二、恒定磁场的边界条件 233

第六节 恒定磁场的基本方程和边界条件 233

一、恒定磁场的基本方程 233

第七节 矢量磁位 236

一、矢量磁位的定义 236

二、矢量磁位的微分方程 237

三、矢量磁位的表达式 237

四、磁场的表达式 238

五、矢量磁位的边界条件 238

第八节 磁场能量 241

一、磁场能量 241

二、电流回路系统的能量 241

第九节 电感 242

一、自感 242

二、互感 242

三、纽曼公式 243

习题 247

第十章 边值问题 254

第一节 边值问题的分类 254

第二节 唯一性定理 256

第三节 镜像法 257

一、导体平面的镜像 257

二、导体球面的镜像 259

三、导体圆柱面的镜像 261

四、介质平面镜像 264

第四节 分离变量法 269

一、直角坐标系中的分离变量法 270

二、圆柱坐标系中的分离变量法 274

三、球坐标系中的分离变量法 278

一、差分方程的导出 280

第五节 有限差分法 280

二、差分方程的求解 281

第六节 有限元法 284

一、边值问题的泛函极值 284

二、泛函极值问题的离散化 285

习题 288

附录一 重要的矢量公式 292

附录二 物理量和单位 294

附录三 常用物理常数 297

附录四 常用介质材料的主要性能 298

附录五 我国矩形与扁矩形波导管的标准尺寸 299

附录六 常用同轴线参数表 302

习题答案 305

参考文献 316