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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