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第1章 场论 1

1.1 矢量的基本运算公式 1

1.1.1 矢量的概念 1

1.1.2 矢量的基本运算公式 2

1.1.3 几个常用矢量 6

1.2 场的基本概念 7

1.2.1 场的定义 7

1.2.2 场的分类 7

1.2.3 场的数学表示式 7

1.2.4 场的直观表示方法 8

1.3 标量场的梯度 10

1.3.1 方向导数 10

1.3.2 梯度 11

1.4 矢量场的散度和旋度 13

1.4.1 通量与散度 13

1.4.2 环量与旋度 16

1.5 格林(Green)定理和亥姆霍兹(Helmholtz)定理 19

1.6 常用正交曲线坐标系 19

习题 21

第2章 宏观电磁现象的基本实验定律 23

2.1 电荷与电流 23

2.1.1 电荷与电荷密度 23

2.1.2 电流、电流强度与电流密度 25

2.2 库仑定律及电场的基本规律 27

2.2.1 库仑定律 27

2.2.2 电场和电场强度 28

2.2.3 高斯(Gauss)定律与电场强度的散度 29

2.2.4 环路定律与电场强度的旋度 31

2.3 安培定律及磁场的基本规律 32

2.3.1 安培定律 32

2.3.3 磁通连续性原理与磁感应强度的散度 33

2.3.2 磁场、磁感应强度和毕奥-萨伐尔(Biot-Savart)定律 33

2.3.4 安培环路定律与磁感应强度的旋度 34

2.4 法拉第电磁感应定律 37

习题 38

第3章 静态场 41

3.1 静电场 41

3.1.1 静电场的电位 41

3.1.2 静电场中的导体 45

3.1.3 静电场中的介质 45

3.1.4 静电场的场方程和静电场的性质 50

3.2 静磁场 51

3.2.1 静磁场的磁矢位 51

3.2.2 磁标位 54

3.2.3 静磁场中的媒质 55

3.2.4 静磁场的场方程和性质 59

3.3.1 恒定电流场及其电流连续性方程 60

3.3 恒定电流场和恒定电场 60

3.3.2 欧姆(Ohm)定律 61

3.3.3 焦耳(Joule)定律 62

3.3.4 电源及其电动势 63

3.3.5 恒定电场的概念 63

3.3.6 恒定电流场与恒定电场的场方程 63

3.4 静态场的边界条件 64

3.4.1 静电场的边界条件 64

3.4.2 静磁场的边界条件 67

3.4.3 恒定电流场与恒定电场的边界条件 69

3.5 静态场中的双导体系统 70

3.5.1 双导体系统的电容 70

3.5.2 导体回路的自感和双导体回路的互感 72

3.6.1 静电场的能量 75

3.6 静态场的能量 75

3.6.2 静磁场的能量 76

3.7 静态场的比拟 77

3.7.1 静电场与恒定电场的比拟 77

3.7.2 静电场与静磁场的比拟 77

3.8 静态场的边值问题及镜像法 78

3.8.1 静态场的边值问题 78

3.8.2 惟一性定理 79

3.8.3 镜像法 80

3.8.4 分离变量法 83

习题 86

第4章 时变电磁场 90

4.1 位移电流与全电流定律 90

4.2 涡旋电场与法拉第定律 93

4.3.2 麦克斯韦方程组的物理意义 95

4.3.1 麦克斯韦方程组 95

4.3 电磁场的基本方程——麦克斯韦方程组 95

4.3.3 辅助方程——结构方程 96

4.3.4 边界条件 97

4.3.5 时变电磁场的惟一性定理 99

4.3.6 麦克斯韦方程组的历史意义 100

4.3.7 洛伦兹(Lorentz)力 100

4.4 时谐电磁场 100

4.4.1 时谐电磁场的定义 100

4.4.2 时谐电磁场的复数表示式 101

4.4.3 时谐电磁场的频域麦克斯韦方程组及边界条件、结构方程 103

4.5 时变电磁场的能量与能流 104

4.5.1 时变电磁场的能量密度 104

4.5.2 坡印廷矢量和坡印廷定理 105

4.5.3 复坡印廷矢量和复坡印廷定理 107

4.6.1 波动方程 109

4.6 时变电磁场的波动性 109

4.6.2 波动性 110

4.7 时变电磁场的位函数 112

4.7.1 标量位与矢量位A的引入 112

4.7.2 位函数满足的方程 113

4.7.3 位函数的解 114

4.8 电磁波的辐射 116

习题 120

第5章 无界均匀媒质中平面电磁波的传播 123

5.1 无界理想介质中的平面电磁波 123

5.1.1 波动方程的解 123

5.1.2 均匀平面电磁波的传播参数和传播特性 124

5.2 电磁波的极化 128

5.2.1 极化的定义 128

5.2.2 线极化 129

5.2.3 圆极化 130

5.2.4 椭圆极化 131

5.2.5 三种极化类型的相互关系 132

5.2.6 电磁波极化的工程应用 133

5.3 向任意方向传播的均匀平面电磁波 134

5.4 无界均匀有损耗媒质中的平面电磁波 136

5.4.1 无界均匀导电媒质中的平面电磁波 136

5.4.2 无界均匀有损耗介质中的平面电磁波 138

习题 139

第6章 电磁波在分区均匀媒质中的传播 141

6.1 电磁波反射与折射的基本定律 141

6.1.1 研究所用坐标系及入射波的极化分类 141

6.1.2 反射、折射定律 142

6.1.3 反射、折射系数 143

6.2.1 垂直入射情况 144

6.2 电磁波在理想介质与理想导体的交界平面的反射与折射 144

6.1.4 垂直入射时的反射系数和折射系数 144

6.2.2 斜入射情况 147

6.3 电磁波在两种理想介质交界平面的反射与折射 150

6.3.1 垂直入射情况 150

6.3.2 斜入射情况 153

6.3.3 全透射与全反射 155

6.4 电磁波在理想介质与有损耗媒质交界平面的反射与折射 158

6.4.1 垂直入射情况 158

6.4.2 斜入射情况 162

习题 164

第7章 导行电磁波 167

7.1 传输线中导行波的分析方法 167

7.1.1 传输线中电磁场的基本形式 167

7.1.2 纵向场法 169

7.2.1 波导中的模式 171

7.2 传输线中导行波的一般传播特性 171

7.2.2 TEM模的一般传播特性 172

7.2.3 TE、TM模的一般传输特性 173

7.3 矩形波导中的导行波 179

7.3.1 矩形波导中TE模和TM模场的表示式 179

7.3.2 矩形波导中TE模、TM模的特点 182

7.3.3 矩形波导中TE10模的场结构与壁电流 184

7.3.4 TE10模的传输功率 188

7.3.5 矩形波导截面尺寸的选择 189

7.4 圆柱形波导中的导行波 189

7.4.1 圆波导中的TE模 190

7.4.2 圆波导中的TM模 193

7.4.3 圆波导中导行波的一般特性 194

7.4.4 圆波导中常用的三种模式 195

7.5 同轴传输线 197

7.4.5 圆波导尺寸的选择 197

7.5.1 同轴线中的主模(TEM模) 198

7.5.2 同轴线中的高次模及其尺寸选择 199

7.6 带状线、微带线、槽线及共面波导简介 201

7.6.1 带状线 201

7.6.2 微带线 202

7.6.3 槽线 205

7.6.4 共面波导 206

7.7 介质波导与光波导 207

7.7.1 介质波导 207

7.7.2 光波导 208

习题 212

第8章 传输线理论 214

8.1 传输线方程及其时谐稳态解 215

8.1.1 电压、电流的引入及传输线上的分布参数 215

8.1.2 传输线方程及其时谐稳态解 217

8.1.3 传输线的工作特性参数和工作状态参数 220

8.2 无损耗传输线的工作状态 224

8.2.1 无反射工作状态 224

8.2 2 全反射工作状态 224

8.2.3 部分反射工作状态 229

8.2.4 传输功率 232

8.3 阻抗圆图和导纳圆图 233

8.3.1 阻抗圆图 233

8.3.2 等电阻圆和等电抗圆 235

8.3.3 导纳圆图 238

8.3.4 圆图应用举例 240

8.4 阻抗匹配 241

8.4.1 微波源的阻抗匹配 241

8.4.2 负载阻抗匹配 243

8.5 广义传输线理论 248

8.5.2 等效电压和等效电流、特性阻抗 249

8.5.1 推广的可行性分析 249

8.5.3 归一化参量 252

8.5.4 矩形波导TE10模式的等效阻抗 253

习题 255

第9章 微波网络基础 258

9.1 微波元件等效成网络的原理 258

9.2 微波网络的阻抗参数和导纳参数 261

9.2.1 阻抗参数 261

9.2.2 导纳参数 263

9.2.3 阻抗参数和导纳参数的性质 264

9.2.4 归一化阻抗参数与归一化导纳参数 265

9.3 微波网络的散射参数 266

9.3.1 散射参数 266

9.3.2 散射参数与阻抗参数和导纳参数间的关系 269

9.3.3 散射参数的基本性质 269

9.4.1 转移参数 271

9.4 转移参数与二端口网络 271

9.4.2 二端口网络的级联 273

9.4.3 几个基本二端口网络的转移参数 274

习题 277

第10章 微波元件 278

10.1 基本电抗元件 278

10.1.1 矩形波导中的简单不均匀结构 278

10.1.2 同轴线中的简单不连续性 283

10.1.3 微带线中的简单不连续性 285

10.2 终端元件 287

10.2.1 匹配负载 287

10.2.2 短路活塞 289

10.3 连接元件 289

10.3.1 同轴接头 289

10.3.2 波导法兰 290

10.4 衰减器与移相器 291

10.4.1 衰减器 291

10.4.2 移相器 293

10.5 分支元件 293

10.5.1 矩形波导分支接头 293

10.5.2 微带线三端口功率分配器 298

10.6 定向耦合器 300

10.6.1 定向耦合器的技术指标 301

10.6.2 双孔定向耦合器的工作原理 302

10.6.3 矩形波导裂缝电桥 303

10.6.4 分支定向耦合器 306

10.7 微波谐振器 306

10.7.1 微波谐振器的基本电参数 307

10.7.2 圆柱谐振腔 310

10.7.3 同轴谐振腔 314

10.7.4 谐振器的激励与耦合 316

10.8 传输线的激励与耦合装置 317

10.8.1 传输线激励的基本原则和基本形式 318

10.8.2 传输线的激励装置 319

10.9 隔离器与环行器 321

10.9.1 磁化铁氧体特性简介 321

10.9.2 隔离器 323

10.9.3 环行器 325

习题 326

第11章 电磁场的数值解法——有限差分法 328

11.1 数值解法简介 328

11.2 有限差分法 329

11.2.1 求解静态场的有限差分法 329

11.2.2 求解时变场的时域有限差分法 332

参考文献 337