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绪论 1

第1章 矢量分析 3

1.1 矢量代数 3

1.1.1 矢量表示法与和差运算 3

1.1.2 矢量的乘法 4

1.1.3 三重积 5

1.2 矢量场的通量与散度及散度定理 6

1.2.1 矢量场的通量 6

1.2.2 散度的定义与运算 7

1.2.3 散度定理 9

1.3 矢量场的环量、旋度及斯托克斯定理 11

1.3.1 矢量场的环量 11

1.3.2 旋度的定义与运算 11

1.3.3 斯托克斯定理 13

1.4 标量场的方向导数与梯度及格林定理 15

1.4.1 标量场的方向导数与梯度 15

1.4.2 格林定理 17

1.5 亥姆霍兹定理 19

1.5.1 散度和旋度的比较 19

1.5.2 亥姆霍兹定理 20

1.6 曲面坐标系 21

1.6.1 圆柱坐标系 21

1.6.2 球面坐标系 22

1.6.3 三种坐标系的变换 23

1.6.4 场论运算公式 24

习题 28

第2章 电磁场基本方程 30

2.1 静态电磁场的基本定律和基本场矢量 30

2.1.1 库仑定律和电场强度 30

2.1.2 高斯定理与电通密度 32

2.1.3 电流密度与电荷守恒定律 36

2.1.4 毕奥-萨伐定律与磁通密度 37

2.1.5 磁通连续性原理与安培环路定律及磁场强度 40

2.2 法拉第电磁感应定律和全电流定律 41

2.2.1 法拉第电磁感应定律 41

2.2.2 位移电流和全电流定律 42

2.2.3 全电流连续性原理 44

2.3 麦克斯韦方程组 45

2.3.1 麦克斯韦方程组的微分形式与积分形式 45

2.3.2 本构关系和波动方程 48

2.3.3 电磁场的位函数 49

2.4 电磁场的边界条件 52

2.4.1 一般情形 52

2.4.2 两种常见情形 53

2.5 坡印廷定理和坡印廷矢量 56

2.5.1 坡印廷定理的推导和意义 56

2.5.2 坡印廷矢量 57

2.5.3 场与路的一些对应关系 59

2.6 唯一性定理 60

习题 61

第3章 静电场及其边值问题的解法 63

3.1 静电场基本方程与电位方程 63

3.1.1 静电场基本方程 63

3.1.2 电位定义 64

3.1.3 电位方程 65

3.2 静电场中的介质 69

3.2.1 介质的极化 69

3.2.2 介质中的高斯定理与相对介电常数 70

3.3 静电场中的导体与电容 72

3.3.1 静电场中的导体 72

3.3.2 电容 73

3.3.3 导体系的部分电容 75

3.4 静电场的能量和电场力 79

3.4.1 静电场的能量 79

3.4.2 用场量表示的电场能量 80

3.4.3 电场力 80

3.5 静电场的边界条件 83

3.5.1 ？和？的边界条件 83

3.5.2 电位的边界条件 84

3.6 静电场边值问题与镜像法 87

3.6.1 静电场边值问题 87

3.6.2 静电场唯一性定理 87

3.6.3 镜像法 88

3.7 分离变量法 91

3.7.1 直角坐标系中的分离变量法 91

3.7.2 圆柱坐标系中的分离变量法 97

习题 102

第4章 恒定电场和恒定磁场 106

4.1 恒定电场 106

4.1.1 恒定电场的基本方程 106

4.1.2 恒定电场的边界条件 107

4.1.3 静电比拟法 107

4.2 恒定磁场的基本方程和边界条件 109

4.2.1 恒定磁场的基本方程 110

4.2.2 恒定磁场的边界条件 110

4.3 恒定磁场的矢量磁位 112

4.3.1 磁矢位？的定义与方程 112

4.3.2 ？的微分方程与积分表示式 113

4.3.3 ？的边界条件 114

4.4 电感 115

4.4.1 自感 115

4.4.2 互感 120

4.5 恒定磁场的能量和磁场力 122

4.5.1 恒定磁场的能量 122

4.5.2 磁场力 124

习题 125

第5章 时变电磁场和平面电磁波 128

5.1 时谐电磁场的复数表示 128

5.1.1 复数 128

5.1.2 复矢量 129

5.2 复数形式的麦克斯韦方程组 130

5.2.1 复数形式的麦氏方程组 130

5.2.2 复数形式的波动方程和边界条件 131

5.3 复坡印廷矢量和复坡印廷定理 132

5.3.1 复坡印廷矢量 132

5.3.2 复坡印廷定理 133

5.4 理想介质中的平面波 135

5.4.1 平面波的电磁场 135

5.4.2 平面波的传播特性 137

5.4.3 电磁波谱 140

5.5 导电媒质中的平面波 141

5.5.1 导电媒质的分类 141

5.5.2 平面波在导电媒质中的传播特性 142

5.5.3 平面波在良导体中的传播特性及集肤深度和表面电阻 147

5.5.4 电磁波对人体的热效应 152

5.6 等离子体中的平面波 153

5.6.1 等离子体的等效介电常数 153

5.6.2 平面波在等离子体中的传播特性 154

5.7 电磁波的极化 155

5.7.1 线极化 155

5.7.2 圆极化 156

5.7.3 椭圆极化 157

5.7.4 圆极化波的应用 159

习题 161

第6章 平面电磁波的反射与折射 164

6.1 平面波对平面边界的垂直入射 164

6.1.1 对理想导体的垂直入射 164

6.1.2 对理想介质的垂直入射 166

6.1.3 对多层边界的垂直入射 171

6.2 平面波对理想导体的斜入射 174

6.2.1 沿任意方向传播的平面波 174

6.2.2 垂直极化波对理想导体的斜入射与快波 176

6.2.3 平行极化波对理想导体的斜入射 180

6.3 平面波对理想介质的斜入射 182

6.3.1 相位匹配条件和斯奈尔定律 182

6.3.2 菲涅耳公式 185

6.4 全折射和全反射 188

6.4.1 全折射 188

6.4.2 全反射与慢波 190

6.4.3 光纤通信 193

习题 194

第7章 电磁波的辐射与散射 198

7.1 时谐电磁场的位函数 198

7.1.1 时谐场位函数的定义与方程 198

7.1.2 时谐场位函数的求解与格林函数 198

7.2 电流元的辐射 200

7.2.1 定义与其电磁场 200

7.2.2 近区场 202

7.2.3 远区场 203

7.2.4 辐射方向图 205

7.2.5 辐射功率和辐射电阻 206

7.3 对偶原理及磁流元的辐射 207

7.3.1 广义麦克斯韦方程组与对偶原理 207

7.3.2 磁流元和小电流环的辐射 208

7.4 等效原理与惠更斯元的辐射 210

7.4.1 等效原理 211

7.4.2 惠更斯元的辐射 212

7.5 电磁波的散射 214

7.5.1 散射场定义与瑞利散利 214

7.5.2 雷达散射截面 216

习题 217

第8章 天线基础 219

8.1 天线的功能与分类 219

8.1.1 天线的功能 219

8.1.2 天线的分类 220

8.2 天线电参数和传输方程 221

8.2.1 方向系数 221

8.2.2 辐射效率和增益 222

8.2.3 输入阻抗与带宽 223

8.2.4 有效面积与传输方程 223

8.3 对称振子 227

8.3.1 对称振子的电流分布和远区场 227

8.3.2 对称振子的方向图、辐射电阻和方向系数 229

8.3.3 对称振子的输入阻抗 231

8.4 天线阵 232

8.4.1 二元边射阵与方向图乘积定理 232

8.4.2 二元端射阵 234

8.4.3 N元边射阵 235

8.5 微带天线 239

8.5.1 引言 239

8.5.2 微带天线工作原理 240

8.5.3 微带贴片天线分析 241

8.6 抛物面天线 244

8.6.1 抛物面的几何关系和几何光学特性 244

8.6.2 口径天线的辐射场和方向性 245

8.6.3 抛物面天线的方向图和方向系数 249

8.7 互易定理与天线方向图的测试 254

8.7.1 互易定理的一般形式 254

8.7.2 收发天线方向图的互易性与方向图的测试 255

习题 256

第9章 射频传输线 259

9.1 传输线中的导行电磁波 259

9.1.1 纵向场法 259

9.1.2 导行波的分类 261

9.2 矩形波导及谐振腔 263

9.2.1 TE波和TM波的电磁场分量 263

9.2.2 TE波和TM波的传播特性 267

9.2.3 TE10波 269

9.2.4 谐振腔 273

9.3 同轴线 277

9.3.1 同轴线的传输特性 277

9.3.2 同轴线的高次模 279

9.4 微带线 282

9.4.1 微带线的传输模式 283

9.4.2 微带线的准静态特性参量 283

9.5 双导线 285

9.5.1 传输线方程及其解 285

9.5.2 传播常数和特性阻抗 287

9.6 端接负载的无耗传输线 290

9.6.1 端接任意负载阻抗的无耗长线 290

9.6.2 几种典型情形 292

9.7 史密斯圆图与阻抗匹配 295

9.7.1 史密斯圆图 295

9.7.2 传输线匹配的意义 299

9.7.3 传输线的阻抗匹配 301

习题 305

附录A 矢量分析公式 308

A.1 矢量恒等式 308

A.2 矢量微分算子 309

A.3 坐标变换 310

附录B 常用数学公式和常数 311

B.1 三角函数 311

B.2 双曲函数 312

B.3 对数 313

B.4 级数 313

B.5 常数与换算 314

附录C 符号和单位 316

附录D 无线电频段划分 318

附录E 国产矩形波导标准尺寸 320

附录F 主要人名编年表 322

参考文献 323