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第1章 导论：波与相量 1

1.1 概述 1

1.2 量纲、单位制及符号 2

1.3 电磁特性 3

1.3.1 从引力场开始 4

1.3.2 电场 5

1.3.3 磁场 7

1.3.4 稳态场与动态场 8

1.4 行波 9

1.4.1 无损媒介中的正弦波 11

1.4.2 有损媒介中的正弦波 14

1.5 电磁波谱 16

1.6 复数回顾 18

1.7 相量回顾 21

本章要点 24

重要术语汇总 25

习题 25

第2章 传输线 29

2.1 概述 29

2.1.1 波长的作用 29

2.1.2 传播模式 31

2.2 集中参数模型 32

2.3 传输线方程 36

2.4 波在传输线上的传播 37

2.5 无损传输线 39

2.5.1 电压反射系数 41

2.5.2 驻波 44

2.6 无损线的输入阻抗 49

2.7 一些无损线的特例 51

2.7.1 短路线 51

2.7.2 开路线 54

2.7.3 短路与开路测试的应用 54

2.7.4 长度为l＝nλ/2的线路 56

2.7.5 四分之一波长变换器 56

2.7.6 匹配的传输线：ZL＝ZO 57

2.8 无损传输线上的功率流动 58

2.8.1 瞬时功率 58

2.8.2 时间平均功率 59

2.9 史密斯圆图 60

2.9.1 参数方程 60

2.9.2 输入阻抗 64

2.9.3 SWR、电压最大值与最小值 66

2.9.4 阻抗到导纳的变换 67

2.10 阻抗匹配 71

2.11 传输线上的瞬态过程 75

2.11.1 瞬态响应 76

2.11.2 弹射图 79

本章要点 81

重要术语汇总 82

习题 82

第3章 矢量分析 91

3.1 概述 91

3.2 矢量代数的基本法则 91

3.2.1 两个矢量的相等 92

3.2.2 矢量加法和减法 93

3.2.3 位置矢量和距离矢量 93

3.2.4 矢量乘法 94

3.2.5 标量和矢量三重积 97

3.3 正交坐标系 99

3.3.1 直角坐标系 99

3.3.2 柱坐标系 100

3.3.3 球坐标系 103

3.4 坐标系间的变换 106

3.4.1 直角坐标系到柱坐标系的变换 106

3.4.2 直角坐标到球坐标的变换 108

3.4.3 柱坐标到球坐标的变换 110

3.4.4 两点间的距离 110

3.5 标量场的梯度 111

3.5.1 柱坐标系及球坐标系中的梯度 112

3.5.2 梯度运算的性质 113

3.6 矢量场的散度 114

3.6.1 散度定理 117

3.6.2 符号说明 117

3.7 矢量场的旋度 119

3.7.1 旋度相关的矢量恒等式 120

3.7.2 斯托克斯定理 120

3.8 拉普拉斯算子 122

本章要点 123

重要术语汇总 124

习题 124

第4章 静电学 131

4.1 麦克斯韦方程组 131

4.2 电荷与电流的分布 132

4.2.1 电荷密度 132

4.2.2 电流密度 133

4.3 库仑定律 134

4.3.1 多个点电荷产生的电场 136

4.3.2 分布电荷产生的电场 137

4.4 高斯定理 140

4.5 标量电位 143

4.5.1 电位是电场的函数 143

4.5.2 点电荷的电位 145

4.5.3 连续分布电荷的电位 145

4.5.4 电场的电位函数表示 146

4.5.5 泊松方程 147

4.6 材料的电特性 148

4.7 导体 149

4.7.1 电阻 151

4.7.2 焦耳定律 152

4.8 电介质 153

4.9 电场的边界条件 156

4.9.1 电介质-导体边界 158

4.9.2 导体-导体边界 159

4.10 电容 160

4.11 静电场的位能 163

4.12 镜像法 165

本章要点 167

重要术语汇总 167

习题 168

第5章 静磁学 176

5.1 概述 176

5.2 磁场力与转矩 177

5.2.1 作用在载流导体上的磁场力 178

5.2.2 作用在载流回路上的磁力转矩 180

5.3 毕奥-萨伐尔定律 183

5.3.1 面电流及体电流分布产生的磁场 184

5.3.2 磁偶极子的磁场 188

5.4 两平行导体间的磁场力 189

5.5 麦克斯韦静磁场方程 190

5.5.1 磁场的高斯定理 190

5.5.2 安培定律 191

5.6 矢量磁位 196

5.7 材料的磁特性 197

5.7.1 轨道磁矩和自旋磁矩 198

5.7.2 磁导率 199

5.7.3 铁磁材料的磁滞 200

5.8 磁场的边界条件 202

5.9 电感 203

5.9.1 螺线管中的磁场 204

5.9.2 自感 205

5.9.3 互感 207

5.10 磁场能 208

本章要点 209

重要术语汇总 209

习题 210

第6章 时变电磁场的麦克斯韦方程 218

6.1 动态电磁场 218

6.2 法拉第定律 219

6.3 时变磁场中的静态回路 220

6.4 理想变压器 224

6.5 静态磁场中的运动导体 226

6.6 电磁式发电机 230

6.7 时变磁场中的运动导体 232

6.8 位移电流 232

6.9 电磁场的边界条件 234

6.10 电荷-电流连续性关系 235

6.11 导体中自由电荷的耗散 237

6.12 电磁位 238

6.12.1 推迟位 238

6.12.2 时谐位 239

本章要点 242

重要术语汇总 243

习题 243

第7章 平面电磁波的传播 247

7.1 无界电磁波 247

7.2 时谐场 249

7.2.1 复介电常数 249

7.2.2 无自由电荷媒介中的波动方程 249

7.3 无损媒介中平面波的传播 250

7.3.1 均匀平面波 251

7.3.2 E和H间的一般性关系 254

7.4 波的极化 257

7.4.1 线极化波 258

7.4.2 圆极化波 259

7.4.3 椭圆极化波 261

7.5 有损媒介中平面波的传播 264

7.5.1 低耗电介质 266

7.5.2 良导体 266

7.6 良导体中的电流 268

7.7 电磁功率密度 272

7.7.1 无损媒介中的平面波 273

7.7.2 有损媒介中的平面波 274

7.7.3 功率比的分贝尺度 275

本章要点 276

重要术语汇总 276

习题 277

第8章 波的反射与透射、几何光学 281

8.1 交界上的电磁波 281

8.2 垂直入射波的反射与透射 282

8.2.1 无损媒介的交界 283

8.2.2 与传输线的类比 285

8.2.3 无损媒介中的功率流 286

8.2.4 有损媒介的交界 289

8.3 斯涅耳定律 293

8.4 纤维光学 296

8.5 斜入射波的反射与透射 298

8.5.1 垂直极化 299

8.5.2 平行极化 303

8.5.3 布儒斯特角 306

8.6 反射率与透射率 307

8.7 几何光学 310

8.8 反射镜成像 311

8.8.1 平面反射镜成像 311

8.8.2 球面反射镜成像 312

8.9 球面透镜成像 315

本章要点 323

重要术语汇总 323

习题 324

第9章 辐射与天线 331

9.1 概述 331

9.2 短偶极子天线 334

9.2.1 远端场近似 336

9.2.2 功率密度 337

9.3 天线的辐射特性 338

9.3.1 天线波瓣图 339

9.3.2 波束尺寸 341

9.3.3 天线的方向性 342

9.3.4 天线增益 344

9.3.5 辐射电阻 345

9.4 半波振子天线 346

9.4.1 半波振子的方向性 348

9.4.2 半波振子的辐射电阻 349

9.4.3 λ/4单极天线 349

9.5 任意长度的偶极子 350

9.6 接收天线的有效面积 352

9.7 弗里斯传输公式 355

9.8 大孔径天线的辐射 357

9.9 具有均匀孔径分布的矩形孔径 360

9.9.1 波束宽度 362

9.9.2 方向性和有效面积 363

9.10 天线阵 364

9.11 等相位分布的N单元天线阵 370

9.12 天线阵的电子扫描 373

9.12.1 等幅值激励 374

9.12.2 阵列馈电 375

本章要点 378

重要术语汇总 378

习题 379

第10章 卫星通信系统及雷达传感器 383

10.1 卫星通信系统 383

10.2 卫星转发器 385

10.3 通信链路的功率预算 388

10.4 天线波束 390

10.5 雷达传感器 391

10.5.1 雷达系统的基本运行 392

10.5.2 非模糊测距范围 392

10.5.3 测距范围及角度的分辨率 393

10.6 目标探测 394

10.7 多普勒雷达 397

10.8 单脉冲雷达 398

本章要点 401

重要术语汇总 402

习题 402

附录A 符号、物理量及单位 403

附录B 部分常用材料的材料常数 405

附录C 数学公式 407

附录D 奇数号习题的答案 408

参考文献 417

索引 419