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第1章 矢量分析与场论 1

1.1 标量、矢量和场 1

1.1.1 标量的概念 1

1.1.2 矢量的概念 1

1.1.3 场的概念 2

1.2 矢量的基本运算 2

1.2.1 矢量的数乘 2

1.2.2 矢量的加法和减法 2

1.2.3 标量积（点积） 3

1.2.4 矢量积（叉积） 3

1.3 三种常用的正交坐标系 4

1.3.1 直角坐标系 4

1.3.2 圆柱坐标系 5

1.3.3 球坐标系 6

1.3.4 三种正交坐标系中的矢量基本运算 8

1.3.5 三种坐标系之间的关系 9

1.4 标量场的梯度 11

1.4.1 标量场的等值面 11

1.4.2 方向导数 12

1.4.3 梯度 13

1.5 矢量场的散度 16

1.5.1 矢量的通量 16

1.5.2 散度 17

1.6 矢量函数的旋度 19

1.6.1 矢量的环量 19

1.6.2 旋度 20

1.7 格林（Green）定理和亥姆霍兹（Helmholtz）定理 24

1.7.1 格林定理 24

1.7.2 亥姆霍兹定理 24

本章小节 25

习题 27

第2章 静态电场与恒定电场 29

2.1 电场强度 29

2.1.1 库仑定律 29

2.1.2 电场强度和分布电荷之间关系 30

2.2 真空中的静电场基本方程 33

2.2.1 静电场的通量 33

2.2.2 静电场的环量 34

2.2.3 真空中的静电场方程 36

2.3 电位 37

2.3.1 电位的概念 37

2.3.2 电场强度与电位的关系 37

2.3.3 电荷与电位的关系 38

2.4 静电场中的导体与介质 40

2.4.1 静电场中的导体 41

2.4.2 静电场中的电介质 41

2.5 介质中的静态电场基本方程 43

2.5.1 介质中的高斯定理 43

2.5.2 静电场的基本方程 44

2.5.3 电荷在导电媒质中的积累 45

2.6 恒定电流和恒定电场 47

2.6.1 电流及其空间分布 47

2.6.2 欧姆定律和焦耳定量 49

2.6.3 电流连续性方程 51

2.7 边界条件，唯一性定理与镜像法 52

2.7.1 静电场边界条件 52

2.7.2 唯一性定理 55

2.7.3 镜像法 55

2.8 导体系统的电容与静电场的能量 56

2.8.1 电容 56

2.8.2 静电场的能量 57

2.9 恒定电场与静电场的比较 58

本章小结 60

习题 62

第3章 恒定电流的磁场 65

3.1 磁感应强度 65

3.1.1 毕奥—萨伐尔定律与安培力定律 65

3.1.2 洛仑兹力 67

3.2 真空中的静磁场基本方程 68

3.2.1 磁感应强度的散度与磁通连续性原理 68

3.2.2 磁场强度和导磁媒质中的安培环路定律 69

3.2.3 真空中的静磁场基本方程 70

3.3 磁位 71

3.3.1 矢量磁位 71

3.3.2 标量磁位 72

3.4 媒质的磁化和磁场强度 73

3.4.1 媒质的磁化 73

3.4.2 媒质中的恒定磁场基本方程 77

3.5 恒定磁场的边界条件 78

3.5.1 法向分量的关系 78

3.5.2 切向分量的关系 79

3.6 自感、互感以及静磁能量 81

3.6.1 电感、自感和互感 81

3.6.2 互感的计算 82

3.6.3 磁场的能量 83

本章小结 87

习题 88

第4章 时变电磁场与电磁波 90

4.1 麦克斯韦方程组 90

4.1.1 法拉第电磁感应定律 90

4.1.2 位移电流和全电流定律 93

4.1.3 麦克斯韦方程组 96

4.2 时变电磁场的边界条件 99

4.2.1 不同媒质分解面的边界条件 99

4.2.2 理想介质分界面之间的边界条件 100

4.2.3 理想介质与理想导体分界面的边界条件 100

4.3 坡印廷定理和坡印廷矢量 101

4.3.1 坡印廷定理 101

4.3.2 坡印廷矢量 102

4.4 时谐变电磁场 104

4.4.1 时谐变电磁场的形成过程 104

4.4.2 时谐变电磁场的复矢量表示方式 104

4.4.3 复数形式的麦克斯韦方程组 105

4.4.4 复数形式的坡印廷矢量 106

4.5 平面电磁波 108

4.5.1 波动方程 109

4.5.2 理想媒质中的均匀平面电磁波 110

4.5.3 向任意方向传播的均匀平面电磁波 114

4.5.4 均匀无限大导电媒质中的均匀平面电磁波 117

4.5.5 趋肤效应 119

4.6 电磁波的极化、色散与群速 122

4.6.1 电磁波的极化 122

4.6.2 相速、群速与色散的关系 125

4.7 平面边界上均匀平面波的入射 127

4.7.1 平面电磁波向理想介质的垂直入射 127

4.7.2 平面边界上均匀平面波的斜入射 131

本章小结 136

习题 138

第5章 均匀传输线理论 142

5.1 均匀传输线理论概述 142

5.1.1 导波形式及传输线的分类 142

5.1.2 双导线型传输线基本要求以及分布参数 143

5.1.3 传输线分析方法 144

5.2 传输线方程及其解 145

5.2.1 均匀双导体传输线的分布参数及其等效电路 145

5.2.2 电报方程及其解 145

5.2.3 无耗传输线的基本特性 148

5.3 均匀无耗传输线的等效 152

5.3.1 行波工作状态 152

5.3.2 纯驻波工作状态 152

5.3.3 行驻波工作状态 156

5.4 圆图及其应用 157

5.4.1 等反射系数圆 158

5.4.2 阻抗圆图 158

5.4.3 导纳圆图 161

5.4.4 圆图应用举例 162

5.5 有耗传输线 164

5.5.1 有耗传输线的特性参数 164

5.5.2 有耗传输线上的电压、电流和阻抗的分布 166

5.5.3 有耗线上传输效率的计算 166

5.6 双导线与同轴线 167

5.6.1 平行双导线 167

5.6.2 同轴线 168

5.6.3 同轴线中不连续性的等效电路 169

5.7 微带传输线 170

5.7.1 微带线中的主模 170

5.7.2 微带线的特性阻抗、相速与波长 171

5.7.3 微带线的色散特性 173

5.8 传输线的匹配 173

5.8.1 三种匹配状态及其匹配方法 173

5.8.2 阻抗匹配网络 174

本章小结 177

习题 179

第6章 波导与谐振腔 182

6.1 导行波系统中的场分析和特性参量 182

6.1.1 导行波系统中的场分析 182

6.1.2 规则波导的传输特性参量 184

6.2 矩形波导 185

6.2.1 矩形波导中的场 185

6.2.2 矩形波导的传输特性 188

6.2.3 矩形波导尺寸的选择 193

6.2.4 脊形波导 194

6.3 圆波导 196

6.3.1 圆波导中的场 196

6.3.2 圆波导的传输特性 197

6.4 波导的激励与耦合 199

6.4.1 电激励 199

6.4.2 磁激励 199

6.4.3 电流激励 199

6.5 谐振腔 200

6.5.1 谐振回路的基本性质 200

6.5.2 微波谐振器的基本参数 202

6.5.3 矩形金属谐振腔 204

6.5.4 微带线谐振器 207

6.6 几种常用的微波元件 208

6.6.1 电抗元件 208

6.6.2 连接匹配元件 209

6.6.3 分支元件 210

6.6.4 定向耦合器 213

6.6.5 环行器 216

本章小结 217

习题 219

第7章 微波网络基础 222

7.1 微波网络概述 222

7.2 等效传输线理论 224

7.2.1 等效电压和等效电流 224

7.2.2 归一化参量 225

7.3 微波网络传输特性及参量分析 228

7.3.1 单口网络的传输特性 228

7.3.2 双端口网络的传输特性 229

7.4 散射矩阵与传输矩阵 234

7.4.1 散射矩阵 235

7.4.2 传输矩阵 236

7.4.3 散射矩阵与其他参量之间的关系 237

7.4.4 S参数测量 240

7.5 微带线的不均匀性以及微带线基本元件 241

7.5.1 短路和开路微带线的等效电路 241

7.5.2 串联电感和并联电容的实现 242

7.5.3 微带线中的不连续性 243

7.6 多端口网络的散射矩阵 245

本章小结 246

习题 247

第8章 天线辐射与接收 249

8.1 天线概述 249

8.1.1 天线的定义 249

8.1.2 天线的功能 249

8.1.3 天线的分类 250

8.1.4 天线的研究方法 250

8.2 电磁辐射的基础理论 251

8.2.1 电标位ψ与磁矢位A的引入 251

8.2.2 位函数的方程 251

8.2.3 位函数的解 252

8.3 基本振子的辐射 254

8.3.1 电基本振子 254

8.3.2 磁基本振子 256

8.4 天线的电参数 257

8.4.1 天线效率 257

8.4.2 天线方向性参数 257

8.4.3 极化特性 261

8.4.4 频带宽度 261

8.4.5 输入阻抗 261

8.4.6 有效长度 261

8.5 天线的接收理论 263

8.5.1 互易性原理 263

8.5.2 天线接收的物理过程及其等效电路 264

8.5.3 有效接收面积 265

8.5.4 弗里斯（Friis）传输公式 265

8.5.5 等效噪声温度 266

8.5.6 接收天线的方向性 266

本章小结 267

习题 268

第9章 电磁波的应用 269

9.1 电磁波分类及其微波特点 269

9.1.1 电磁波谱 269

9.1.2 微波的分类 270

9.1.3 微波的传输特性 271

9.2 微波无线通信技术中应用 271

9.2.1 射频前端发射机和接收机基本结构 272

9.2.2 滤波器 273

9.2.3 微波放大器 275

9.2.4 混频器 277

9.3 微波通信技术 278

9.3.1 地面微波接力通信 279

9.3.2 卫星通信 280

9.3.3 微波通信的无线信道特性和影响因子 282

9.4 雷达系统 284

9.4.1 雷达的组成 284

9.4.2 雷达的分类 286

9.4.3 雷达的应用 286

本章小结 287

习题 287

附件 史密斯（Smith）阻抗圆图 288

参考文献 289