绪论 1
第1章 电磁场理论基础 4
1.1矢量分析 4
1.1.1矢量和矢量场 4
1.1.2矢量的代数运算 6
1.1.3矢量场的散度 8
1.1.4矢量场的旋度 10
1.1.5标量场的梯度 11
1.1.6亥姆霍兹定理 13
1.2麦克斯韦方程和边界条件 13
1.2.1麦克斯韦方程的一般形式 13
1.2.2麦克斯韦方程的复数形式 15
1.2.3边界条件 16
1.3基于麦克斯韦理论的静态场描述 19
1.3.1静电场方程 19
1.3.2恒定电场方程 23
1.3.3恒定磁场方程 23
1.4电磁场的波动方程、坡印廷定理和唯一性定理 25
1.4.1电磁场的波动方程 26
1.4.2坡印廷定理 26
1.4.3唯一性定理 28
1.5动态矢量位和标量位 30
1.5.1时变场的位函数 30
1.5.2滞后位 31
1.5.3基本电振子的滞后位 33
1.6理想介质中的SUPW 34
1.6.1波动方程的SUPW解 34
1.6.2 SUPW的传播特性 36
1.6.3 SUPW的极化特性 38
1.7 SUPW的反射和折射 40
1.7.1对理想导体平面的垂直入射 41
1.7.2对理想介质分界面的垂直入射 42
1.7.3对导电媒质分界面的垂直入射 44
1.7.4对理想介质分界面的斜入射 45
学习提示 48
思考题和习题 51
第2章 微波传输线 54
2.1长线的概念 54
2.1.1长线的定义 54
2.1.2长线的分布参数效应 54
2.1.3长线的分布参数 55
2.1.4均匀无耗长线的定义 55
2.2传输线方程及其解 56
2.2.1传输线的等效电路 56
2.2.2传输线方程的推导 56
2.2.3传输线方程的解 57
2.2.4传输线的特性参量 59
2.3输入阻抗、反射系数和驻波比 61
2.3.1输入阻抗和输入导纳 61
2.3.2反射系数 61
2.3.3驻波比和行波系数 62
2.3.4几个重要关系式 63
2.3.5用工作参数描述传输线的工作状态 63
2.4均匀无耗传输线的工作状态 65
2.4.1行波状态 65
2.4.2驻波状态 65
2.4.3行驻波状态 69
2.5传输线的阻抗匹配 72
2.5.1阻抗匹配的概念 72
2.5.2 λ/4阻抗变换器 74
2.5.3宽带λ/4阻抗变换器 74
2.5.4支节匹配器 76
2.5.5渐变线匹配器 77
2.6有耗传输线 79
2.6.1均匀有耗传输线方程及其解 79
2.6.2几种常见的均匀有耗传输线 80
2.6.3表示有耗传输线损耗的几种方法 81
2.7微带线 83
2.7.1标准微带线 83
2.7.2平行带条耦合微带线 87
2.7.3带状线及其尺寸选择 90
学习提示 91
思考题和习题 93
第3章 规则波导和空腔谐振器 97
3.1矩形波导——一般分析 97
3.1.1矩形波导中的TM波 97
3.1.2矩形波导中的TE波 100
3.1.3几点讨论 101
3.2矩形波导——TE10模 103
3.2.1 TE10模的场结构 103
3.2.2 TE10模的传输特性 104
3.2.3 TE10模的壁电流分布 105
3.2.4 TE10模的传输功率和功率容量 106
3.2.5 TE10模的等效阻抗 106
3.2.6高次波型 107
3.2.7激励与耦合 108
3.3圆波导 110
3.3.1贝塞尔函数 110
3.3.2圆波导的一般分析 111
3.3.3圆波导中的常用波型 114
3.4空腔谐振器 116
3.4.1一般概念 116
3.4.2矩形谐振腔 118
3.4.3圆柱形谐振腔 121
3.4.4环形谐振腔 122
3.4.5电容加载同轴谐振腔 124
学习提示 125
思考题和习题 126
第4章 无源微波器件 128
4.1微波网络基础 128
4.1.1概述 128
4.1.2二口网络的网络参量 129
4.1.3二口网络参量的应用 132
4.1.4多口网络及其化简 134
4.2匹配元件和连接元件 135
4.2.1匹配元件 135
4.2.2连接元件 140
4.3分路元件 141
4.3.1单T接头 141
4.3.2魔T接头 143
4.3.3折叠双T接头 144
4.4定向耦合器 145
4.4.1定向耦合器的主要参数 145
4.4.2同轴型定向耦合器 145
4.4.3波导型单孔定向耦合器 146
4.4.4波导型十字缝定向耦合器 147
4.5三分贝电桥 149
4.5.1二分支三分贝电桥 149
4.5.2三分支三分贝电桥 152
4.5.3环形三分贝电桥 153
4.5.4三分贝电桥的应用 153
4.6微波衰减器和滤波器 154
4.6.1微波衰减器 154
4.6.2微波滤波器 156
4.6.3微波周期性结构简介 158
4.7微波铁氧体器件 159
4.7.1概述 159
4.7.2铁氧体的张量磁导率 160
4.7.3微波铁氧体的正负圆极化磁导率 161
4.7.4 SUPW在无耗均匀铁氧体中的传播 162
4.7.5隔离器 163
4.7.6环行器 165
4.7.7移相器 166
4.7.8磁调滤波器 167
学习提示 168
思考题和习题 170
第5章 电磁辐射理论基础 174
5.1概述 174
5.2基本辐射单元 174
5.2.1基本电振子的辐射 175
5.2.2基本磁振子的辐射 176
5.2.3基本缝隙的辐射 178
5.2.4惠更斯面元的辐射 179
5.3发射天线的主要参数 181
5.3.1天线的输入阻抗 181
5.3.2方向性图 181
5.3.3方向性系数、效率和增益 184
5.3.4工作频带宽度 186
5.4接收天线 186
5.4.1天线接收电磁波的物理过程 186
5.4.2天线方向性的互易原理 187
5.4.3接收天线的等效电路和最大输出功率 188
5.4.4接收天线的有效接收面积 189
学习提示 190
思考题和习题 191
第6章 线天线 193
6.1对称振子 193
6.1.1对称振子的辐射场 193
6.1.2对称振子的辐射功率、辐射电阻和方向性系数 196
6.1.3对称振子的输入阻抗 196
6.1.4对称振子的馈电 197
6.2离散元直线阵 198
6.2.1离散元直线阵的辐射场及方向图乘积定理 199
6.2.2二元阵 200
6.2.3均匀直线阵 203
6.2.4均匀直线阵的方向性分析 207
6.2.5不等幅馈电边射直线阵 210
6.3地面对天线性能的影响 214
6.3.1镜像法 214
6.3.2理想地面对天线方向性的影响 214
6.3.3实际地面对天线方向性的影响 216
6.4几种常见的线天线 219
6.4.1折合振子 219
6.4.2引向天线 220
6.4.3对数周期天线 223
6.4.4螺旋天线 225
6.5平面阵列天线 229
6.5.1阵列天线的组成与馈电 229
6.5.2阵列天线的方向性 231
6.5.3阵列天线的主瓣宽度和方向性系数 234
学习提示 235
思考题和习题 237
第7章 面天线 241
7.1口径面的辐射 241
7.1.1平面口径远区辐射场的一般公式 241
7.1.2口径面的最大方向性系数和面积利用系数 242
7.1.3同相矩形口径面的辐射 243
7.1.4同相圆形口径面的辐射 244
7.1.5口径场的相位分布对辐射场的影响 246
7.2抛物面天线 248
7.2.1旋转抛物面的几何特性 248
7.2.2抛物面天线的辐射场 250
7.2.3抛物面天线的馈源 252
7.2.4馈源偏焦对方向性的影响 252
7.2.5产生特殊波束的抛物面天线 254
7.3喇叭天线 256
7.3.1 H面扇形喇叭天线 256
7.3.2 E面扇形喇叭天线 262
7.3.3角锥喇叭天线 263
学习提示 264
思考题和习题 265
第8章 电磁场的几个专题 267
8.1光导纤维 267
8.1.1一般概念 267
8.1.2模式分析 267
8.1.3传输参量 270
8.1.4突变型弱导光纤中的线偏振解 271
8.1.5光纤的色散和像差 271
8.2雷达截面积 272
8.2.1一般概念 272
8.2.2电磁场积分方程 273
8.2.3雷达截面积的频率特性 275
8.2.4 RCS问题举例 277
8.2.5 RCS研究与雷达对抗 279
8.3计算电磁学 280
8.3.1有限差分法 280
8.3.2有限元法 283
8.3.3矩量法 285
8.4基于MATLAB的虚拟实验 287
8.4.1场景式图形界面 287
8.4.2动画模块举例 288
8.4.3综合举例 292
思考题和习题 298
附录 300
附录A圆柱坐标系和球坐标系 300
附录B常用的矢量公式 301
附录C同轴线参数表 303
附录D标准矩形波导主要参数表 305
参考文献 307