各向异性介质中的电磁波传播与散射PDF电子书下载

第1章 介质中的电磁场方程 1

1.1 电磁场的实验定律及其特性 1

1.1.1 洛伦兹力 1

1.1.2 库仑定律 2

1.1.3 毕奥-萨伐尔定律 3

1.1.4 法拉第电磁感应定律 3

1.1.5 电荷守恒定律 5

1.1.6 高斯定理 6

1.1.7 磁感应强度的散度 7

1.1.8 磁场的环路定理 7

1.2 介质中的麦克斯韦方程 9

1.3 时谐场的麦克斯韦方程 10

1.4 介质界面上的电磁场方程 11

1.5 介质的电磁特性 13

1.6 介质的本构方程 14

1.6.1 本构方程 14

1.6.2 本构方程与笛卡儿坐标系的关系 16

1.7 各向异性无损耗介质 20

1.7.1 介质的无损耗条件 20

1.7.2 无损耗各向异性介质电磁参数的对角化研究 21

1.7.3 电磁场在主坐标系中与特征坐标系中的关系 25

1.8 混合体的等效介电常数张量 27

1.8.1 等离子体的介电常数张量 27

1.8.2 离散粒子体的介电常数张量 30

1.8.3 特征坐标系中各向异性离散粒子体的介电常数张量 32

1.9 各向异性介质中电磁场的位函数及波动方程 34

1.9.1 电磁场的矢量磁位A和标量电位？ 34

1.9.2 规范变换与规范不变性 34

1.9.3 赫兹矢量 35

参考文献 35

第2章 电磁场的长度多尺度理论 36

2.1 电磁场的长度多尺度理论的提出背景 36

2.2 坐标的尺度变换关系 40

2.3 球坐标的尺度变换关系 41

2.4 柱坐标的尺度变换关系 47

2.5 算符的变换关系 48

2.5.1 笛卡儿坐标系中微分算符的尺度关系 48

2.5.2 球坐标系中微分算符的尺度关系 49

2.6 自由空间电磁场量的变换关系 53

2.6.1 电荷密度和电流密度矢量的尺度变换 53

2.6.2 电位移矢量与磁感应强度矢量的尺度变换 54

2.6.3 球坐标系中电位移矢量与磁感应强度矢量的尺度变换 55

2.6.4 柱坐标系中电位移矢量与磁感应强度矢量的尺度变换 57

2.6.5 直角坐标系中电场强度矢量与磁场强度矢量的尺度变换 59

2.6.6 球坐标系中电场强度矢量与磁场强度矢量的尺度变换 60

2.6.7 柱坐标系中电场强度矢量与磁场强度矢量的尺度变换 61

2.7 电磁波传播矢量的尺度变换 63

2.8 极化强度矢量与磁化强度矢量的变换 64

2.9 电磁波能量密度矢量与能流密度矢量的尺度变换 66

2.10 洛伦兹力的尺度变换关系 68

2.11 介质电磁参数的尺度变换关系 69

2.11.1 直角坐标系中电磁参数的尺度关系 69

2.11.2 球、柱坐标系中电磁参数的尺度关系 72

2.12 电磁辅助位函数的尺度变换关系 74

2.13 电磁场的多尺度不变量 77

2.13.1 多尺度理论隐含的不变量 77

2.13.2 多尺度理论导出的不变量 77

2.14 电磁波的相位传播速度 79

参考文献 80

第3章 各向异性介质中的静电场 81

3.1 各向异性介质中静电场的微分方程 81

3.2 微分方程的求解 82

3.2.1 点电荷密度的δ函数表示 82

3.2.2 尺度坐标系中微分方程的求解 83

3.2.3 任意坐标系中点电荷电势的表达式 85

3.3 各向异性介质中的库仑定律 86

3.4 各向异性介质中的电偶极子 89

3.5 各向异性介质中的唯一性定理 90

3.5.1 各向异性介质中的唯一性定理 91

3.5.2 唯一性定理的证明 91

3.6 电像法在各向异性介质中的应用 93

3.6.1 各向异性介质与无限大导体板 93

3.6.2 各向异性介质中的接地导体球 95

3.7 各向异性介质中的分离变量法 98

3.7.1 直角坐标系的分离变量法 98

3.7.2 柱坐标系的分离变量法 104

3.7.3 球坐标系的分离变量法 111

3.8 有限差分法在各向异性电介质中的应用 118

3.8.1 电势的多尺度不变性 118

3.8.2 有限差分法的应用 119

3.8.3 有限差分法的数值解法 121

参考文献 125

第4章 磁各向异性介质中的稳恒磁场 126

4.1 磁各向异性介质 126

4.2 磁各向异性介质矢量磁位所满足的微分方程 128

4.3 磁各向异性介质矢量磁位的表达式 131

4.3.1 尺度坐标系中的矢量磁位 131

4.3.2 特征坐标系中的矢量磁位 132

4.4 磁各向异性介质中无限长载流直导线的矢量磁位 134

4.5 磁各向异性介质中的毕奥-萨伐尔定律 138

4.6 磁各向异性介质中圆形载流环轴线上的磁场 141

4.7 磁各向异性介质填充时螺线管轴线上的磁场 143

4.8 各向异性介质中的磁多极矩 147

4.8.1 磁偶极子的矢量磁位 147

4.8.2 磁偶极子产生的磁感应强度 149

参考文献 151

第5章 各向异性介质中的电磁波 152

5.1 平面电磁波的传播矢量 152

5.2 平面电磁波的相速度与极化 156

5.3 电磁波在各向异性介质界面上的反射和折射 159

5.3.1 各向异性介质分界面的边值关系 160

5.3.2 电磁波在各向异性介质分界面上的反射和折射 160

5.4 各向异性色散介质中的能量密度 168

参考文献 172

第6章 各向异性介质中的电磁辐射 173

6.1 电各向异性、磁各向同性介质中的达朗伯方程 173

6.2 标量电位和矢量磁位的时谐表达式 176

6.3 电各向同性、磁各向异性介质中？和A的时谐表达式 182

6.4 电磁各向异性介质中？和A的时谐表达式 187

6.4.1 基于介电常数张量的介质重构 188

6.4.2 电磁各向异性介质中的标量势和矢量磁位 188

6.4.3 标量势和矢量磁位的传输特性 190

6.5 各向异性介质中的辐射电磁场 192

6.6 电偶极子在各向异性介质中的辐射特性 194

6.7 磁偶极子在各向异性介质中的辐射特性 198

6.7.1 磁偶极子矢量磁位的一般表达式 198

6.7.2 位于x-y平面的磁偶极子的辐射场 199

参考文献 201

第7章 各向异性目标对平面电磁波的散射 203

7.1 目标的散射截面和散射振幅 203

7.2 目标散射振幅的计算 205

7.3 瑞利散射 207

7.3.1 无限长各向异性介质圆柱的瑞利散射 207

7.3.2 各向异性介质球的瑞利散射 211

7.4 各向异性椭球的瑞利散射 215

7.4.1 各向异性介质椭球的形状重整 216

7.4.2 各向异性介质椭球的内电场 216

7.5 电磁各向异性球的瑞利散射 220

7.5.1 电磁各向异性目标的散射场 221

7.5.2 电磁各向异性目标的瑞利散射特性 223

7.6 时谐场照射下各向异性目标散射的评注 228

7.6.1 各向异性目标散射研究的现状 228

7.6.2 各向异性目标散射研究面临的困难 229

参考文献 230

第8章 各向异性目标的波束散射特性 231

8.1 电磁波束简介 231

8.2 电磁波束照射下各向异性圆柱体内的电磁场 235

8.3 电磁波束照射下各向异性球体内的电磁场 240

8.4 各向异性物体的波束瑞利散射特性 246

8.4.1 各向异性圆柱体的波束散射特性 246

8.4.2 各向异性介质球的波束散射特性 248

8.5 电磁场波束的一般散射特性 249

8.5.1 波束中粒子散射场的一般表达式 249

8.5.2 粒子对椭圆高斯波束的散射 257

参考文献 259

附录 260

附录1 RECOMMENDATION ITU-R P.838-1 SPECIFIC ATTENUATION MODEL FOR RAIN FOR USE IN PREDICTION METHODS 260

附录2 微分恒等式 261

附录3 贝塞尔函数的表达式与渐进表达式 262

附录4 柱坐标系中的微分关系 263

附录5 球坐标系中的微分关系 263