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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＝ZO57

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