电磁波、天线与电波传播

本书以麦克斯韦方程组和电磁波为中心，系统阐述电磁场、电磁波的基本理论及其在天线与电波传播中的实际应用，包括电磁场基本理论、均匀媒质中的平面电磁波、分层媒质中的平面电磁波(反射与透射)、导行电磁波与电磁振荡(波导与谐振腔)、电磁波的散射与绕射(衍射)、电磁波的辐射(天线)、地球环境中的无线电波(电波传播)和时不变电磁场共8章。附录有矢量分析与正交曲线坐标系基本公式和特殊函数。本书正文和附录中涵盖的数学内容基本上能满足电磁场、电磁波的需要。 前言本书约定第1章电磁场基本理论1．1电磁场的基本定律和电磁场方程的建立1．1．1电磁场的基本定律和定理1．1．1．1电荷守恒定律1．1．1．2库仑定律及其推论1．1．1．3安培定律及其推论1．1．1．4电磁感应定律1．1．1．5洛仑兹力公式1．1．2电磁场方程的建立1．2媒质特性方程与电磁场方程1．2．1媒质特性方程与时变电磁场方程1．2．1．1媒质特性方程1．2．1．2时变电磁场方程1．2．2时谐媒质特性方程与时谐电磁场方程1．2．2．1余弦实函数的复数表示1．2．2．2余弦电磁场与时谐电磁场1．2．2．3时谐媒质特性方程1．2．2．4时谐电磁场方程1．3电磁场波动方程1．3．1时变电磁场波动方程1．3．2时谐电磁场波动方程(亥姆霍兹方程)1．4电磁场边值关系1．4．1时变电磁场边值关系1．4．2时谐电磁场边值关系1．5电磁场的能量1．5．1时变电磁场的能量1．5．2时谐电磁场的能量1．6电磁场唯一性定理1．7电磁场的位函数1．7．1时变电磁场的位函数1．7．2时谐电磁场的位函数1．7．2．1时谐电磁场显式方程的位函数(磁矢量位)1．7．2．2时谐电磁场隐式方程的位函数(电磁矢量位)1．7．3标量波函数1．7．3．1直角坐标系中的标量波函数1．7．3．2圆柱坐标系中的标量波函数1．7．3．3球坐标系中的标量波函数1．7．4格林函数1．7．4．1函数1．7．4．2亥姆霍兹方程的格林函数1．7．4．3非齐次矢量亥姆霍兹方程的积分解1．8广义电磁场1．8．1广义电磁场方程1．8．1．1广义时变电磁场方程1．8．1．2广义时谐电磁场方程1．8．2广义电磁场波动方程1．8．2．1广义时变电磁场波动方程1．8．2．2广义时谐电磁场波动方程(亥姆霍兹方程)1．8．3广义电磁场边值关系1．8．3．1广义时变电磁场边值关系1．8．3．2广义时谐电磁场边值关系1．8．4广义电磁场唯一性定理1．8．5广义电磁场位函数1．8．5．1广义时变电磁场位函数1．8．5．2广义时谐电磁场位函数1．8．6广义电磁场方程的积分解1．8．6．1线性各向同性媒质中广义电磁场方程的积分解1．8．6．2均匀线性各向同性媒质中广义电磁场方程的积分解1．8．6．3边界面上的积分表示式1．9习题第2章均匀媒质中的平面电磁波2．1齐次波动方程的解与平面波2．2均匀理想介质中的平面电磁波2．3均匀线性各向同性媒质中的余弦平面波2．3．1均匀理想介质中的余弦平面波2．3．1．1平面波解2．3．1．2波的特性2．3．2均匀导电媒质中的余弦平面波2．3．2．1平面波解2．3．2．2波的特性2．3．2．3不良导体与良导体2．3．3均匀线性各向同性媒质中的余弦平面波2．4均匀线性各向异性媒质中的余弦平面波2．4．1均匀磁化等离子体中的余弦平面波2．4．1．1均匀磁化等离子体的媒质特性方程2．4．1．2均匀磁化等离子体中的时谐场方程2．4．1．3均匀磁化等离子体中的余弦平面波2．4．2均匀磁化铁氧体中的余弦平面波2．4．2．1均匀磁化铁氧体的媒质特性方程2．4．2．2均匀磁化铁氧体的时谐场方程2．4．2．3均匀磁化铁氧体中的余弦平面波2．4．2．4均匀磁化等离子体与均匀磁化铁氧体的对偶关系2．4．2．5均匀磁化等离子体与均匀磁化铁氧体的波数与场解2．5习题第3章分层媒质中的平面电磁波(反射与透射)3．1平面电磁波对平面界面垂直入射时的反射与透射3．1．1平面电磁波对单平面界面的垂直入射3．1．1．1理想介质-理想导体界面3．1．1．2理想介质-理想介质界面3．1．2均匀平面电磁波对双平行平面界面的垂直入射3．1．2．1理想介质-理想介质-理想介质界面3．1．2．2理想介质-理想介质-理想导体界面3．1．3均匀平面电磁波对多平行平面界面的垂直入射3．2平面电磁波对平面界面斜入射时的反射与透射3．2．1平面电磁波对单平面界面的斜入射3．2．1．1理想介质-理想介质界面3．2．1．2理想介质-理想导体界面3．2．1．3理想介质-导电媒质界面3．2．2均匀平面电磁波对双平行平面界面的斜入射3．2．3均匀平面电磁波对多平行平面界面的斜入射3．3习题第4章导行电磁波与电磁谐振(波导与谐振腔)4．1柱坐标系中时谐平面电磁波的传播特性4．2导行电磁波(金属波导)4．2．1矩形金属波导4．2．2圆金属波导4．2．3同轴线(圆环金属波导)4．2．4扇形喇叭金属波导4．3电磁谐振(金属谐振腔)4．3．1矩形金属谐振腔4．3．2圆柱金属谐振腔4．3．3球形金属谐振腔4．4习题第5章电磁波的散射与绕射(衍射)5．1电磁波的散射5．1．1电磁散射及其基本参数5．1．2圆柱对平面波的散射5．1．2．1理想导体圆柱对平面波的散射5．1．2．2理想介质圆柱对平面波的散射5．1．3球对平面波的散射5．1．3．1理想导体球对平面波的散射5．1．3．2介质球对平面波的散射5．2电磁波的绕射(衍射)5．2．1口面绕射5．2．1．1口面的电磁场5．2．1．2面的绕射场5．2．1．3平面口面的绕射场5．2．2电波传播的主区与直边菲涅尔绕射5．2．2．1电波传播的主区5．2．2．2直边菲涅尔绕射5．2．2．3菲涅尔积分5．3习题第6章电磁波的辐射(天线)6．1天线的基本原理6．1．1天线的基本概念6．1．2基本辐射元6．1．2．1电流元6．1．2．2磁流元6．1．2．3辐射场的一般形式6．1．3天线的特性参数6．1．3．1发射天线的特性参数6．1．3．2接收天线的特性参数6．2天线阵6．2．1方向图乘积定理6．2．2二元天线阵6．2．2．1二元天线阵原理6．2．2．2地面对天线性能的影响6．2．3直线天线阵6．2．3．1一般直线天线阵6．2．3．2均匀直线天线阵6．2．4平面天线阵6．2．4．1矩形网格平面天线阵6．2．4．2圆天线阵6．3线天线6．3．1振子类天线6．3．1．1对称振子6．3．1．2水平振子天线6．3．1．3折合振子天线6．3．1．4引向天线6．3．1．5垂直振子天线6．3．1．6正交振子天线6．3．2非振子类天线6．3．2．1行波线天线6．3．2．2小圆环天线6．3．2．3螺旋天线6．3．2．4缝隙天线6．4面天线6．4．1平面口面场的辐射6．4．1．1一般平面口面场的辐射6．4．1．2线极化平面口面场的辐射6．4．1．3矩形口面场的辐射6．4．1．4圆形口面场的辐射6．4．2喇叭天线6．4,2．1喇叭天线概述6．4．2．2H面扇形喇叭天线6．4．2．3E面扇形喇叭天线6．4．2．4角锥喇叭天线6．4．2．5圆锥喇叭天线6．4．3反射面天线6．4．3．1旋转抛物面天线6．4．3．2卡塞格伦天线6．5习题第7章地球环境中的无线电波(电波传播)7．1电波传播的基本概念7．1．1电磁波的频谱7．1．2电波传播的方式7．1．3自由空间中的传播电波7．1．4媒质对电波传播的影响7．2地波(地面波)7．2．1地球表面的电磁特性7．2．2地波的场结构与传播特性7．3天波(电离层波)7．3．1电离层7．3．2无线电波在电离层中的传播7．3．2．1电离层中的时谐电磁场方程7．3．2．2电离层的折射、反射与吸收7．4空间波(直射波)7．4．1地面对电波传播的影响7．4．1．1视线距离与传播余隙7．4．1．2地面反射对电波传播的影响7．4．2大气对电波传播的影响7．4．2．1电波在对流层中的折射7．4．2．2大气吸收与降雨影响7．5习题第8章时不变电磁场8．1静电场8．1．1静电场基本方程8．1．2静电位8．1．3静电场边值关系8．1．4分布型位场的计算方法和实例8．1．5静电场中的导体和电容8．1．5．1静电场中的导体8．1．5．2导体的电容8．1．6静电场能量8．1．7静电场唯一性定理8．1．8静电场边值问题8．1．8．1常微分方程法8．1．8．2镜像法8．1．8．3分离变量法8．1．8．4复变函数法8．2恒定电场8．2．1恒定电场基本方程8．2．2导体中的恒定电场8．2．3导体的电阻与电导8．3恒定磁场8．3．1恒定磁场基本方程8．3．2磁矢量位8．3．3恒定磁场边值关系8．3．4磁标量位8．3．5电感8．3．6恒定磁场的能量8．3．7恒定磁场位场的计算方法8．4习题附录附录A矢量分析与正交曲线坐标系附录B特殊函数附录C常用符号(单位)一览表参考文献

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西安