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第1章 矢量运算与场论基础 1

1.1矢量运算 1

1.1.1矢量概念 1

1.1.2矢量的基本运算公式 2

1.1.3几个常用矢量 5

1.2场论基础 6

1.2.1场的定义与分类 6

1.2.2场的数学表示式 6

1.2.3场的直观表示方法 7

1.3标量场的梯度 9

1.3.1方向导数 9

1.3.2梯度 10

1.4矢量场的散度和旋度 11

1.4.1通量与散度 12

1.4.2环量与旋度 14

1.5亥姆霍兹定理 16

1.6常用正交曲线坐标系 17

习题一 18

第2章 静态电磁场 19

2.1静电场 19

2.1.1真空中的静电场 19

2.1.2静电场的电位 22

2.1.3静电场中的导体 23

2.1.4静电场中的介质 24

2.1.5静电场的能量 28

2.1.6静电场的场方程和性质总结 28

2.2恒定电流场 29

2.2.1电流密度 29

2.2.2欧姆（Ohm）定律 30

2.2.3焦耳（Joule）定律 31

2.2.4电源及其电动势 31

2.2.5电流连续性方程 32

2.2.6恒定电场 33

2.3静磁场 33

2.3.1真空中恒定电流的静磁场 33

2.3.2静磁场的磁矢位 36

2.3.3静磁场中的媒质 36

2.3.4静磁场的能量 40

2.3.5静磁场的场方程和性质总结 40

习题二 41

第3章 时变电磁场 43

3.1麦克斯韦方程组 43

3.1.1法拉第电磁感应定律与感应电场 43

3.1.2位移电流与全电流定律 45

3.1.3麦克斯韦方程组 46

3.1.4麦克斯韦方程组的物理意义 48

3.2边界条件 48

3.2.1电场的边界条件 49

3.2.2磁场的边界条件 50

3.2.3电磁场的边界条件 51

3.3能量与能流密度 53

3.3.1时变电磁场的能量密度 53

3.3.2坡印亭矢量和坡印亭定理 53

3.4时变电磁场的波动性 55

3.4.1波动方程 55

3.4.2波动性 56

3.5时变电磁场的位函数 57

3.5.1标量位Φ与矢量位Α的引入 57

3.5.2位函数满足的方程 58

3.5.3位函数的解 59

3.6时谐电磁场 60

3.6.1时谐电磁场的瞬时表示式和复数表示式 61

3.6.2时谐电磁场的复数形式麦克斯韦方程组和结构方程、边界条件 63

3.6.3时谐电磁场的复坡印亭矢量 64

3.6.4时谐电磁场的波动方程 66

3.6.5时谐电磁场的位函数 66

习题三 67

第4章 平面电磁波 69

4.1无界均匀理想媒质中的平面电磁波 69

4.1.1时谐波动方程的解——均匀平面波 69

4.1.2均匀平面电磁波的传播特性和传播参数 70

4.1.3向z方向传播的均匀平面波的其他表示形式 72

4.1.4向任意方向传播的均匀平面波 73

4.2电磁波的极化 75

4.2.1极化的定义 75

4.2.2线极化 75

4.2.3圆极化 76

4.2.4椭圆极化 77

4.2.5三种极化类型的相互关系 78

4.2.6电磁波极化的工程应用 79

4.3平面电磁波在不同媒质交界面上的反射和折射 79

4.3.1理想介质与理想介质交界面情况 80

4.3.2理想介质与理想导体交界面情况 86

4.4无界均匀有耗媒质中的平面电磁波 90

4.4.1无界均匀导电媒质中的平面电磁波 91

4.4.2极化损耗媒质和磁化损耗媒质 93

4.4.3电磁波在理想介质与有耗媒质交界面的反射与折射 94

习题四 97

第5章 导行电磁波 100

5.1传输线中导行波的分析方法 100

5.1.1波导中电磁场的基本形式 100

5.1.2波导中的纵向场法 102

5.1.3波导中的模式分类 106

5.2波导模式的求解及其特点 106

5.2.1波导中的TEM模 106

5.2.2矩形波导中TE模的求解 108

5.2.3矩形波导中TM模的求解 110

5.3矩形波导中TE、TM模的特点 112

5.3.1矩形波导TE、TM模的传输特性与截止特性 112

5.3.2矩形波导TE、TM模的传波速度 114

5.3.3矩形波导TE、TM模的波导波长 115

5.3.4矩形波导TE、TM模的波阻抗 116

5.3.5矩形波导中的主模和高次模 117

5.3.6矩形波导截面尺寸的选择 118

5.4矩形波导中TE10模 118

5.4.1 TE10模的场强表达式和传输特性参数 118

5.4.2矩形波导中TE10模的场结构 119

5.4.3矩形波导中TE10模的壁面电流 121

5.4.4 TE10模的传输功率 123

5.5圆柱形波导中的导行波 124

5.5.1圆波导中的TE模 125

5.5.2圆波导中的TM波 127

5.5.3圆波导中导行波的一般特性和尺寸选择 128

5.5.4圆波导中常用的三种模式 129

5.6同轴传输线 131

5.6.1同轴线TEM波的求解 132

5.6.2同轴线TEM波的传输特性 135

5.6.3同轴线中的高次模及其尺寸选择 136

5.7平行双导线传输线 137

5.8微带线 138

5.8.1微带中的工作模式 139

5.8.2微带线的特性阻抗 140

5.8.3微带的损耗 141

5.8.4微带的色散特性和高次模 141

5.9带状线 142

5.10介质波导与光波导 143

5.10.1介质波导 143

5.10.2光波导 143

习题五 145

第6章 微波传输线理论 147

6.1传输线方程及其时谐稳态解 147

6.1.1微波传输线的分布参数与集总参数等效电路 147

6.1.2传输线方程及其时谐稳态解 150

6.2传输线的工作参数 153

6.2.1传输线的特性阻抗 153

6.2.2传播常数、相速度与传输线波长 154

6.2.3电压反射系数与电流反射系数 154

6.2.4输入阻抗和输入导纳 155

6.2.5驻波系数与行波系数 156

6.3无损耗传输线的工作状态 159

6.3.1无反射工作状态 159

6.3.2全反射工作状态 160

6.3.3部分反射工作状态 163

6.3.4传输线上的传输功率 165

6.4阻抗圆图和导纳圆图 167

6.4.1反射系数圆 168

6.4.2阻抗圆图 169

6.4.3导纳圆图 172

6.5阻抗匹配 174

6.5.1四分之一波长阻抗变换器 175

6.5.2支节匹配器 176

6.5.3微波源的阻抗匹配 180

习题六 181

第7章 微波网络理论 184

7.1微波网络的等效 184

7.1.1模式电压和模式电流的概念 184

7.1.2波导等效为双导线传输线 186

7.1.3单端口网络的负载特性 189

7.1.4单端口网络的归一化 191

7.2双端口网络的阻抗、导纳、传输矩阵 191

7.2.1阻抗矩阵和导纳矩阵 191

7.2.2传输矩阵 194

7.3双端口网络的散射矩阵 196

7.3.1微波网络散射参数的概念 196

7.3.2散射参数的基本性质 200

7.4网络参数的相互关系 203

7.5多端口微波网络 204

习题七 205

第8章 微波元器件 207

8.1矩形波导中的基本元件 207

8.1.1矩形波导中的基本电抗元件 207

8.1.2矩形波导中的匹配负载 211

8.1.3矩形波导中的衰减器与移相器 211

8.2同轴线中的基本元件 212

8.2.1同轴线中的基本电抗元件 212

8.2.2同轴线匹配负载 213

8.3微带线中的基本元件 214

8.3.1微带线中的基本电抗元件 214

8.3.2微带匹配拐角及微带式匹配负载 215

8.4传输线的激励与耦合装置 215

8.4.1传输线激励的基本原则和基本形式 215

8.4.2传输线的激励装置 216

8.5分支元件 217

8.5.1矩形波导分支接头 218

8.5.2微带线三端口功率分配器 221

8.6定向耦合器 222

8.6.1定向耦合器的技术指标 223

8.6.2双孔定向耦合器的工作原理 223

8.6.3矩形波导裂缝电桥 224

8.6.4微带线分支定向耦合器 226

8.7微波谐振器 227

8.7.1微波谐振器的基本电参数 228

8.7.2圆柱谐振腔 229

8.7.3谐振腔 230

8.7.4微带谐振器 232

8.7.5谐振器的激励与耦合 232

8.8微波滤波器 233

8.8.1滤波器的基本概念 234

8.8.2集总参数滤波器 235

8.8.3微波滤波器的实现 236

8.9微波铁氧体器件 240

8.9.1铁氧体的特性 240

8.9.2铁氧体移相器 242

8.9.3铁氧体隔离器 243

8.9.4铁氧体环形器 244

习题八 246

第9章 有源微波电路 247

9.1微波放大器 247

9.1.1微波场效应管 248

9.1.2微波放大器的特性 249

9.1.3小信号微波放大器 251

9.1.4大功率微波放大器 255

9.2微波振荡器 257

9.2.1微波二极管振荡器 257

9.2.2微波晶体管振荡器 259

9.2.3微波振荡器的特性 262

9.3微波混频器 263

9.3.1肖特基势垒二极管 263

9.3.2微波混频器的混频原理 264

9.3.3混频器的主要特性 266

9.3.4典型的微波混频电路 267

9.4微波控制器 270

9.4.1 PIN二极管 270

9.4.2 PIN管开关 270

9.4.3 PIN管移相器 271

9.5微波集成电路 271

9.5.1混合微波集成电路 272

9.5.2单片微波集成电路 272

习题九 273

第10章 天线基础 275

10.1基本电振子 275

10.1.1基本电振子的概念和场解 276

10.1.2基本电振子的辐射特性 277

10.1.3辐射功率与辐射电阻 279

10.2发射天线的电参数 280

10.2.1效率 280

10.2.2输入阻抗 280

10.2.3方向图 281

10.2.4方向性系数D 282

10.2.5增益系数G 283

10.2.6极化 283

10.2.7有效长度le 284

10.2.8工作频带宽度 285

10.2.9功率容量 285

10.3接收天线 285

10.3.1天线接收电磁波的物理过程 285

10.3.2接收天线的电参数 286

10.3.3弗利斯（Friis）传输公式 288

10.4自由空间的对称振子 289

10.4.1对称振子的辐射场 289

10.4.2对称振子的方向图 290

10.4.3对称振子的辐射电阻和方向性系数 292

10.4.4对称振子的输入阻抗 293

10.5天线阵的方向性 293

10.5.1二元阵和方向图相乘定理 294

10.5.2导电平面对邻近天线的影响 297

10.5.3均匀直线阵 299

10.5.4均匀直线边射阵、端射阵、斜射阵 301

10.6常用天线与基本特点 304

10.6.1垂直接地振子 304

10.6.2引向天线 307

10.6.3背射天线 310

10.6.4螺旋天线 312

10.6.5宽频带天线 313

10.6.6波导缝隙天线 317

10.6.7微带天线 320

10.6.8喇叭天线 322

10.6.9旋转抛物面天线 324

10.6.10其他反射面天线 328

习题十 330

第11章 电波传播 332

11.1电波传播的基本概念 332

11.1.1电磁波频谱 332

11.1.2无线电波主要的传播方式 333

11.1.3无线电波在自由空间内的传播 333

11.1.4传输媒质对电波传播的影响 334

11.2地波传播 337

11.2.1地球表面的电特性 338

11.2.2地波传播的基本特性 339

11.2.3平面地上的地面波场强计算 340

11.2.4地下传播与水下传播 341

11.2.5地波传播特性 342

11.3天波传播 342

11.3.1电离层概况 343

11.3.2电离层的介电特性 344

11.3.3短波天波传播 344

11.3.4短波天波传输特性 348

11.3.5短波传播的基本特点 351

11.4视距传播 352

11.4.1自由空间电波传播的菲涅耳区 352

11.4.2传播余隙 355

11.4.3地面对电波传播的影响 357

11.4.4低空大气层对电波传播的影响 358

习题十一 361

第12章 微波系统导论 362

12.1微波通信系统 362

12.1.1卫星通信系统概述 363

12.1.2通信链路功率估算 364

12.1.3星载转发器 365

12.1.4地球站的通信设备 365

12.2微波雷达系统 368

12.2.1雷达方程 368

12.2.2脉冲雷达 369

12.2.3测速雷达 370

12.3其他微波系统 371

12.3.1微波辐射计 371

12.3.2微波加热 373

习题十二 374

参考文献 375