第1章 基本电磁理论 1
1.1 矢量分析 1
1.1.1 矢量算子和积分定理 1
1.1.2 符号矢量法 3
1.1.3 亥姆霍兹定理 5
1.1.4 格林定理 5
1.2 总电荷和总电流表示的麦克斯韦方程组 6
1.2.1 积分形式的麦克斯韦方程组 7
1.2.2 微分形式的麦克斯韦方程组 10
1.2.3 电流连续性方程 11
1.2.4 洛伦兹力定律 12
1.3 本构关系 12
1.3.1 电极化 12
1.3.2 磁化 13
1.3.3 电传导 15
1.3.4 媒质的分类 15
1.4 自由电荷和自由电流表示的麦克斯韦方程组 17
1.5 边界条件 18
1.6 能量、功率和坡印亭定理 21
1.7 时谐场 22
1.7.1 时谐场 23
1.7.2 傅里叶变换 23
1.7.3 复功率 25
1.7.4 复介电常数和复磁导率 29
参考文献 31
习题 32
第2章 自由空间中的电磁辐射 36
2.1 标量位和矢量位 36
2.1.1 静态场 36
2.1.2 时谐场和洛伦兹规范 40
2.2 自由空间中矢量位的解 41
2.2.1 δ函数和格林函数 41
2.2.2 自由空间格林函数 42
2.2.3 自由空间中的场-源关系 43
2.2.4 辅助位函数的意义 44
2.2.5 自由空间并矢格林函数 45
2.3 自由空间中的电磁辐射 47
2.3.1 无限小电偶极子 47
2.3.2 有限长电偶极子 49
2.3.3 远场近似和索末菲辐射条件 50
2.3.4 圆电流环和磁偶极子 52
2.4 面电流和平面阵列的辐射 53
2.4.1 面电流的辐射 53
2.4.2 平面阵的辐射 56
参考文献 58
习题 58
第3章 电磁定理和原理 61
3.1 唯一性定理 61
3.2 镜像原理 64
3.2.1 镜像原理 64
3.2.2 无限大半空间中的场-源关系 67
3.3 互易定理 69
3.3.1 一般形式的互易定理 69
3.3.2 洛伦兹互易定理 70
3.3.3 瑞利-卡森互易定理 70
3.4 等效原理 73
3.4.1 面等效原理 73
3.4.2 等效原理在导体散射问题中的应用 74
3.4.3 等效原理在介质体散射中的应用 78
3.4.4 体等效原理 80
3.5 对偶原理 83
3.6 口径辐射和散射 84
3.6.1 等效问题 84
3.6.2 巴比涅原理 86
3.6.3 互补天线 89
参考文献 90
习题 90
第4章 传输线和平面波 94
4.1 传输线理论 94
4.1.1 传输线方程及其解 94
4.1.2 反射和透射 96
4.1.3 格林函数和特征函数展开 97
4.2 波动方程及其通解 100
4.2.1 波动方程和分离变量法 100
4.2.2 平面波特性 101
4.2.3 波的速度与衰减 102
4.2.4 线极化、圆极化和椭圆极化 105
4.2.5 电磁波在超材料中的传播 107
4.3 面电流产生的平面波 109
4.4 反射和透射 111
4.4.1 垂直入射波的反射和透射 111
4.4.2 斜入射时的反射和透射 112
4.4.3 全透射和全反射 114
4.4.4 电磁波入射到左手媒质时的透射 117
4.4.5 平面波和传输线的相似性 118
4.5 各向异性媒质和双各向同性媒质中的平面波 121
4.5.1 单轴媒质中的平面波 121
4.5.2 回旋媒质中的平面波 124
4.5.3 手征媒质中的平面波 128
参考文献 133
习题 134
第5章 笛卡儿坐标系中的场与波 139
5.1 均匀波导 139
5.1.1 均匀波导的分析方法 139
5.1.2 波导的一般特性 142
5.1.3 均匀矩形波导 146
5.1.4 波导中的损耗和衰减常数 151
5.2 均匀谐振腔 155
5.2.1 均匀谐振腔的一般特性 155
5.2.2 矩形谐振腔 157
5.2.3 材料和几何形状的微扰 159
5.3 部分填充波导和介质板波导 161
5.3.1 一般理论 161
5.3.2 部分填充的矩形波导 163
5.3.3 介质覆盖导电平板波导 166
5.4 波导中的场的激励 170
5.4.1 面电流源激励 170
5.4.2 体电流源激励 171
5.5 平面分层媒质中的场 172
5.5.1 谱域格林函数和索末菲恒等式 173
5.5.2 分层媒质上方的垂直电偶极子 174
5.5.3 分层媒质上方的水平电偶极子 175
5.5.4 接地介质板上的电偶极子 177
参考文献 181
习题 181
第6章 柱坐标系中的场与波 183
6.1 波动方程的解 183
6.1.1 分离变量法的解 183
6.1.2 柱面波函数 184
6.2 圆波导、同轴线和圆柱谐振腔 186
6.2.1 圆波导 187
6.2.2 同轴线 192
6.2.3 圆柱谐振腔 194
6.3 圆柱介质波导 196
6.3.1 混合模的分析 196
6.3.2 混合模的特性 199
6.4 波变换和散射分析 203
6.4.1 波变换 203
6.4.2 导体圆柱的散射 204
6.4.3 介质圆柱的散射 207
6.4.4 多层介质圆柱的散射 209
6.5 无限长电流源的辐射 211
6.5.1 线电流在自由空间中的辐射 212
6.5.2 圆柱面电流的辐射 214
6.5.3 导体圆柱存在时的辐射 216
6.5.4 导体劈存在时的辐射 218
6.5.5 有限长电流源的辐射 220
参考文献 225
习题 225
第7章 球坐标系中的场与波 229
7.1 波动方程的解 229
7.1.1 分离变量法的解 229
7.1.2 球面波函数 231
7.1.3 TEr和TMr模式 232
7.2 球形谐振腔 233
7.3 双锥天线 236
7.3.1 无限长双锥天线 237
7.3.2 有限长双锥天线 239
7.4 波变换和散射分析 241
7.4.1 波变换 241
7.4.2 平面波的展开 243
7.4.3 导体球的散射 245
7.4.4 介质球的散射 248
7.4.5 多层介质球的散射 252
7.5 加法定理和辐射分析 253
7.5.1 球面波函数的加法定理 253
7.5.2 球面电流的辐射 256
7.5.3 球体存在时的辐射 259
7.5.4 导体锥存在时的辐射 261
参考文献 265
习题 265
附录A 矢量恒等式、积分定理、坐标变换 268
附录B 贝塞尔函数 269
附录C 修正贝塞尔函数 272
附录D 球面贝塞尔函数 275
附录E 连带勒让德多项式 279