第1章 应用电磁场理论基础 1
1.1 场量与算子 1
1.1.1 矢量及其运算 1
1.1.2 场量与算子 3
1.2 Maxwell方程和电磁波的辐射 6
1.2.1 Maxwell方程 6
1.2.2 电磁场的波动性 10
1.3 时谐电磁场 14
1.3.1 正弦电磁场的复数表示 14
1.3.2 复数形式的麦克斯韦方程组 15
1.3.3 波动方程的复数表示 15
1.3.4 无界空间中磁矢位和电标位的复数形式解 16
1.4 电磁场的若干定理 17
1.4.1 二重性原理 17
1.4.2 唯一性原理 19
1.4.3 场的相似变换原理 19
1.4.4 镜像原理 20
1.4.5 感应定理 21
1.4.6 互易性原理 21
1.5 电磁问题解的构成 22
1.5.1 磁矢位？和电矢位？ 22
1.5.2 Z向横电场和Z向横磁场的空间场表示 23
第2章 天线与电磁问题的数学物理方法 29
2.1 分离变量法 29
2.1.1 直角坐标系亥姆霍兹方程的解 29
2.1.2 圆柱坐标系亥姆霍兹方程的解 34
2.1.3 球坐标系亥姆霍兹方程的解 37
2.1.4 本征值与本征函数 41
2.2 自由空间波动方程解的讨论 41
2.2.1 直角坐标系波动方程解的构成 42
2.2.2 柱面坐标系波动方程解的构成 42
2.2.3 球坐标系波动方程解的构成 44
2.3 波的变换及散射问题 47
2.3.1 平面波变换成柱面波的表示 47
2.3.2 圆柱坐标原点的平移变换 48
2.3.3 平面波与球面波的变换 49
2.3.4 柱面波到球面波的变换 50
2.3.5 球面Hankel函数的相加定理 50
2.3.6 波的散射问题 52
2.4 格林函数法 56
2.4.1 标量源的格林函数 56
2.4.2 并矢格林函数法 61
2.4.3 辐射场区分析 69
第3章 天线及电磁问题的数值方法 73
3.1 概述 73
3.2 泛函与变分 74
3.3 尤拉方程 77
3.3.1 单变元函数的泛函变分 77
3.3.2 多元函数的泛函变分 78
3.4 变分问题的直接解法——里兹法 80
3.5 有限差分法 85
3.5.1 差分格式 85
3.5.2 差分方程组的解法 86
3.5.3 边界条件的近似处理 88
3.6 有限元法 90
3.6.1 有限元法的基本概念 90
3.6.2 一维问题的有限元法 91
3.6.3 有限元法小结 94
3.7 矩量法 95
3.7.1 矩量法的基本原理 95
3.7.2 基函数和权函数的选择 97
3.8 边界元法 99
3.8.1 边界积分方程 100
3.8.2 积分方程的离散化方法 101
3.8.3 求解方程组 102
3.9 最优化方法概论 103
3.9.1 概述 103
3.9.2 最优化问题的数学模型与分类 104
3.9.3 优化算法的基础知识 106
3.9.4 计算机优化方法举例 108
3.9.5 最优化方法在无线电工程设计中的应用 110
第4章 天线的基本特性 113
4.1 天线辐射性能的特征量 113
4.1.1 辐射源的场区 113
4.1.2 天线功率传输 114
4.1.3 典型的天线辐射性能参数 114
4.2 辐射源与场的基本关系 124
4.2.1 场的等效源原理 124
4.2.2 电流元辐射 125
4.2.3 磁流元辐射 128
4.2.4 线源辐射 129
4.2.5 口径辐射 133
4.2.6 阵列辐射 135
4.3 口径面天线辐射的基本公式 137
4.3.1 克希荷夫公式 137
4.3.2 平面口径上辐射场计算 140
第5章 反射面天线及馈源 151
5.1 主焦抛物反射面天线 151
5.1.1 基本几何特性 151
5.1.2 基本辐射特性 152
5.1.3 波束偏离因子 154
5.1.4 口径遮挡 155
5.1.5 随机表面误差的影响分析 157
5.2 对称双反射面天线系统 158
5.2.1 对称双反射面天线的优缺点 158
5.2.2 卡氏天线的几何及设计 159
5.2.3 等效抛物面概念 162
5.3 反射面天线的效率分析 163
5.3.1 馈源效率因子 163
5.3.2 反射面效率因子 165
5.4 偏置抛物面天线 166
5.4.1 偏置抛物面的优缺点 166
5.4.2 偏置抛物面的几何 167
5.4.3 投影口径场 170
5.4.4 辐射场的积分 173
5.4.5 偏置馈源 175
5.5 一次馈源天线 176
5.5.1 馈源方向图和口径面场分布 176
5.5.2 极化定义 177
5.5.3 偶极子照射与抛物面口径场 179
5.5.4 简单的主焦喇叭馈源 182
5.5.5 多模喇叭馈源 196
5.5.6 宽带混合模喇叭 200
5.5.7 偏置抛物面的一次馈源 206
5.5.8 跟踪馈源 210
5.5.9 一次馈源的辐射方向图 211
第6章 反射面天线的现代分析与设计技术 214
6.1 反射面天线辐射的数学模型 214
6.2 辐射积分的Rusch法 216
6.3 辐射积分的Jacobi-Bessel法 221
6.4 辐射积分的Fourier-Bessel法 227
6.5 单反射面天线设计 231
6.5.1 口径照明与馈源泄漏 231
6.5.2 横向馈源偏焦与Petzval表面 233
6.5.3 对称单反射面天线远场幅度的综合 235
6.6 双反射面天线系统设计 237
6.6.1 卡氏（Cassegrain）反射面几何关系 237
6.6.2 偏置卡氏天线系统的设计 239
6.7 对称双赋形反射面天线系统的综合 243
6.8 具有零交叉极化的双偏反射面系统 247
第7章 透镜天线 252
7.1 概述 252
7.1.1 透镜天线的优缺点 252
7.1.2 透镜天线的基本工作原理 252
7.2 单折射面介质透镜的表面方程及其分区 254
7.2.1 内表面方程 254
7.2.2 外表面方程 255
7.2.3 透镜厚度和分区 255
7.3 波导透镜 257
7.3.1 外表面为平面，变换在内表面 257
7.3.2 内表面为球面，变换在外表面 257
7.3.3 金属平板透镜 258
7.3.4 透镜分区的带宽 259
7.4 镜面的反射与损耗 260
7.4.1 介质透镜界面反射 260
7.4.2 波导透镜界面反射 262
7.5 透镜的广角扫描 263
7.5.1 柱面金属透镜的扫描 263
7.5.2 龙伯（Luneburg）透镜 267
7.5.3 广角扫描——靴带透镜 269
7.6 透镜辐射场计算 270
7.6.1 透镜天线口径场计算 270
7.6.2 辐射场计算 271
第8章 宽频带天线 273
8.1 概述 273
8.1.1 相对带宽和倍频带宽 273
8.1.2 展宽天线带宽的主要方法 273
8.2 平面结构的宽带天线（或频率无关天线） 275
8.2.1 频率无关天线的基本条件 275
8.2.2 平面等角螺旋天线 276
8.2.3 阿基米德平面螺旋天线 278
8.3 圆锥等角螺旋天线 280
8.3.1 圆锥等角螺旋天线的几何方程 280
8.3.2 圆锥螺旋辐射特性分析 281
8.3.3 圆锥等角螺旋天线设计 286
8.4 对数周期天线 288
8.4.1 对数周期偶极天线阵（LPDA）的几何 288
8.4.2 对数周期偶极阵的馈电 289
8.4.3 对数周期天线的三个区域 290
8.4.4 对数周期偶极天线阵设计 291
8.5 天馈匹配变换技术 295
8.5.1 开槽式平衡变换器 295
8.5.2 宽频带匹配原理 297
8.5.3 常用阶梯阻抗变换器 300
8.5.4 渐变线阻抗变换器 304
第9章 新型螺旋天线 311
9.1 螺旋天线的辐射数学模型 311
9.1.1 无限长螺旋线的电磁场解 311
9.1.2 螺旋k-β图及波模分析 315
9.2 轴模螺旋天线 317
9.2.1 轴模螺旋天线的结构参数 318
9.2.2 螺旋线上电流分布及辐射模型 318
9.2.3 轴模螺旋行波电流辐射场的计算 319
9.2.4 理想圆极化条件和最大方向性系数 321
9.2.5 端射模螺旋天线的工程参数 323
9.3 快波模螺旋天线 325
9.3.1 从k-β图看背射模辐射 325
9.3.2 快波辐射及赋形波束设计 326
9.3.3 螺旋天线快波辐射的数学模型——传播常数的特性方程 327
9.3.4 复传输模的辐射方向图 329
9.3.5 数值计算和天线的主要特性 331
第10章 微带天线 333
10.1 微带天线概述 333
10.1.1 微带天线的优缺点 333
10.1.2 微带传输线 334
10.2 矩形微带天线 337
10.2.1 微带贴片天线的辐射机制 337
10.2.2 矩形微带天线辐射方向图 339
10.2.3 矩形微带贴片的阻抗 342
10.2.4 微带天线的损耗、品质因素和效率 345
10.3 圆形微带贴片天线 347
10.3.1 腔内场 347
10.3.2 辐射场 348
10.3.3 圆形贴片天线阻抗 349
10.3.4 圆形贴片天线设计小结 352
10.4 微带贴片天线的馈电 355
10.4.1 同轴馈电／探针耦合方式 355
10.4.2 微带共面馈电 356
10.4.3 非共面微带馈电结构 357
10.4.4 微带贴片天线馈电形式的比较 359
10.5 新型宽带微带贴片天线 359
10.5.1 微带线上的波与天线辐射要求 360
10.5.2 SSFIP天线 362
10.5.3 天线带宽讨论 364
10.5.4 堆积式SSFIP天线 365
10.5.5 双极化和圆极化SSFIP天线 366
10.5.6 圆锥波束辐射的SSFIP天线 369
10.5.7 电容及槽耦合的宽带、双极化贴片天线 370
10.6 微带天线的全波分析方法 374
10.6.1 自由空间电磁波解 374
10.6.2 无界均匀空间的Green函数 376
10.6.3 边值条件 377
10.6.4 解的方法 379
10.6.5 数值计算方法 381
10.7 微带阵列天线 382
10.7.1 微带阵天线的并联和串联馈电系统 382
10.7.2 线阵的设计 384
10.7.3 新型馈电微带阵 386
10.7.4 微带阵列建构 389
第11章 阵列天线 391
11.1 阵列天线的基本特性 391
11.1.1 阵列天线空间方向图 391
11.1.2 方向图相乘原理 392
11.2 线阵 392
11.2.1 均匀直线阵空间方向图 392
11.2.2 几种典型的幅度分布线阵 396
11.3 平面阵 405
11.3.1 矩形平面阵列空间阵因子 405
11.3.2 平面阵的空间辐射特性 407
11.4 共形阵 411
11.4.1 共形阵列的网络模型 411
11.4.2 阵列的内外互耦合 413
11.4.3 多模口径单元的广义散射系数 415
11.5 相控阵天线 419
11.5.1 相控阵天线的优缺点 420
11.5.2 相控阵天线的基本组成 420
11.5.3 相控阵天线扫描的基本原理 422
11.5.4 波束扫描的栅瓣位置 423
11.5.5 阵列天线中阵元间互耦及其影响 424
11.5.6 相控阵天线的馈电 426
11.5.7 相控阵天线多波束的形成 433
11.6 天线阵的实验优化 439
11.6.1 实验优化算法Ⅰ的公式和流程 440
11.6.2 最佳搜索／函数最小法 442
11.6.3 耦合效应和对单元位置函数的优化 444
11.6.4 最优化结果举例 448
11.6.5 结论 451
第12章 天馈无源微波器件 453
12.1 射频传输线 453
12.1.1 TEM传输线基本特性 453
12.1.2 常用TEM传输线特性阻抗 455
12.1.3 同轴电缆和接头 456
12.1.4 波导传输线 457
12.1.5 新型RF传输线 459
12.2 光波导 462
12.2.1 光波导特性 463
12.2.2 阶跃光纤的射线分析 464
12.2.3 阶跃光纤的波动分析 469
12.2.4 阶跃光纤中的传输功率 472
12.2.5 光纤通信过程 473
12.3 波导连接 473
12.3.1 圆波导的扼流连接 473
12.3.2 矩形波导的扼流连接 474
12.3.3 波导同轴连接 475
12.3.4 转动连接 476
12.3.5 常用的波导弯头、扭管和拐角 478
12.3.6 波导桥 478
12.3.7 波导T接头 481
12.4 功率合成与分配 484
12.4.1 功率分配器和合成器 484
12.4.2 分支型线路 486
12.4.3 同轴线单T和双T 490
12.4.4 终端元件 493