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项目一 用模拟法描绘静电场 1

1.1 探究静电场基本规律 2

1.1.1 电荷 库仑定律 2

1.1.2 电场 电场强度 2

1.1.3 电通量 高斯定理 4

1.1.4 静电场环路定理 5

1.2 用模拟法描绘静电场的分布 6

1.2.1 模拟法描绘电场 6

1.2.2 等势线的探测 8

1.3 导体和介质对电场分布的影响 8

1.3.1 静电平衡 8

1.3.2 孤立带电导体表面的电场分布 9

1.3.3 封闭导体壳内的电场分布 9

1.3.4 电偶极子 11

1.3.5 电介质的极化 11

1.3.6 有介质时的静电场方程 13

1.3.7 两介质边界处的电场分布 13

1.3.8 电场的能量 14

课后练习题 15

项目二 测量地磁场 16

2.1 静磁场的基本规律 17

2.1.1 电流 电流密度 17

2.1.2 安培定律 磁场 磁感应强度 18

2.1.3 磁感线 静磁场的“高斯定理” 21

2.1.4 安培环路定理 22

2.2 介质对磁场分布规律的影响 24

2.2.1 磁矩 24

2.2.2 有介质存在时磁场的分布特点 25

2.2.3 磁化电流 26

2.2.4 磁场强度 有介质时的磁场环路定理 27

2.2.5 磁场的能量 29

2.3 测量地磁场的水平分量 30

2.3.1 地磁场 30

2.3.2 正切电流计 30

课后练习题 32

项目三 用HFSS观察平面电磁波 33

3.1 平面电磁波 34

3.1.1 电磁感应 34

3.1.2 动生电动势 感生电动势 34

3.1.3 感生电场的性质 35

3.1.4 位移电流 36

3.1.5 电磁场 37

3.1.6 麦克斯韦方程组 37

3.1.7 平面电磁波 38

3.1.8 能流密度 波印廷矢量 39

3.2 学习使用高频仿真软件HFSS 40

3.2.1 认识HFSS 40

3.2.2 熟悉HFSS的基本操作 41

3.2.3 用HFSS观察平面电磁波 43

3.3 电磁波的无线传播 54

3.3.1 视距传播 54

3.3.2 电离层传播 54

3.3.3 外层空间传播 54

3.3.4 地面波传播 55

3.3.5 电磁场边界条件 55

3.3.6 电磁波对理想导体的正入射 57

3.3.7 电磁波对介质的正入射 58

3.3.8 导体的趋肤效应 59

3.4 电磁波的有线传播 59

3.4.1 传输线 59

3.4.2 传输线的工作状态 64

3.4.3 传输线的参数 65

3.4.4 波导传输原理 65

3.4.5 矩形波导中的主模 65

3.4.6 矩形波导中其他模式的电磁波 67

3.4.7 常见微波器件 68

课后练习题 69

项目四 用HFSS仿真线天线 71

4.1 天线的基本概念 72

4.1.1 电基本振子及其辐射特点 72

4.1.2 近区场 73

4.1.3 远区场 73

4.1.4 天线的主要特性参数 74

4.1.5 接收天线的特性参数 79

4.2 对称振子 79

4.2.1 对称振子上的电流分布 79

4.2.2 对称振子的辐射场 80

4.2.3 对称振子的方向特性 80

4.2.4 对称振子的辐射功率 82

4.2.5 对称振子的辐射阻抗 82

4.2.6 对称振子的输入阻抗 83

4.3 用HFSS仿真对称振子 84

4.3.1 初始步骤 84

4.3.2 定义变量 84

4.3.3 创建3D模型 86

4.3.4 创建空气盒 90

4.3.5 设置求解条件 91

4.3.6 天线的HFSS仿真结果 93

课后练习题 95

项目五 用HFSS仿真天线阵 96

5.1 天线阵 96

5.1.1 天线阵原理 97

5.1.2 二元阵的方向特性 98

5.1.3 均匀直线式天线阵 101

5.2 引向天线 101

5.2.1 引向天线的工作原理 102

5.2.2 引向天线的设计 103

5.2.3 在HFSS中仿真引向天线 104

5.3 电视发射天线 113

5.3.1 电视发射天线的特点和要求 113

5.3.2 旋转场天线 114

课后练习题 115

项目六 用HFSS仿真宽频带天线 116

6.1 螺旋天线 116

6.1.1 宽频带天线的条件 116

6.1.2 平面等角螺旋天线 117

6.1.3 阿基米德螺旋天线 118

6.1.4 在HFSS中仿真平面对数螺旋天线 119

6.2 对数周期天线 139

6.2.1 齿状对数周期天线的结构 139

6.2.2 齿状对数周期天线的原理 140

课后练习题 140

项目七 用HFSS仿真波导缝隙天线 141

7.1 缝隙天线 142

7.1.1 理想缝隙天线 142

7.1.2 波导缝隙天线 143

7.1.3 用HFSS仿真计算波导缝隙天线 144

7.2 微带天线 156

7.2.1 微带天线的结构 156

7.2.2 微带天线的辐射原理 156

课后练习题 158

项目八 用HFSS仿真喇叭天线 159

8.1 面天线辐射的基本原理 159

8.1.1 面元的辐射 159

8.1.2 同相等幅矩形口径面的辐射特性 162

8.2 喇叭天线 163

8.2.1 喇叭天线的结构特点 163

8.2.2 矩形口径喇叭天线 164

8.2.3 用HFSS仿真喇叭天线的方向性 165

课后练习题 175

参考文献 176