電磁場理論與電磁波應用

上篇 理論篇——電磁場基礎知識
第1章 矢量分析
1.1 標量、矢量及其運算
1.1.1 標量和矢量
1.1.2 矢量的代數(shù)運算
1.2 矢量場的通量與散度
1.2.1 矢量場的矢量線
1.2.2 矢量的通量
1.2.3 矢量場的散度
1.3 矢量場的環(huán)量與旋度
1.3.1 環(huán)量的定義
1.3.2 旋度
1.4 標量場的梯度
1.4.1 標量場的等值面
1.4.2 方向導數(shù)
1.4.3 標量場的梯度
1.5 三種常用的正交坐標系
1.6 拉普拉斯運算與格林定理
1.6.1 拉普拉斯運算
1.6.2 格林定理
1.7 亥姆霍茲定理
習題
第2章 靜電場
2.1 電場的基本性質
2.1.1 電荷與電荷分布
2.1.2 庫侖定律
2.1.3 電場強度
2.2 真空中靜電場的基本方程
2.2.1 靜電場的散度與高斯定理
2.2.2 電場的旋度與靜電場的環(huán)路定理
2.2.3 靜電場的性質
2.3 電位函數(shù)
2.3.1 電位的定義
2.3.2 電位的表達式
2.4 電介質的極化與極化強度
2.4.1 介質的極化
2.4.2 極化電荷與極化強度矢量的關系
2.5 介質中的高斯定理與邊界條件
2.5.1 介質中的高斯定理
2.5.2 邊界條件
2.6 導體系統(tǒng)的電容
2.6.1 靜電場中的導體
2.6.2 導體系統(tǒng)的電容
2.7 電場能量靜電力
2.7.1 電場能量
2.7.2 靜電力
習題
第3章 恒定電場
3.1 電流與電流密度
3.2 電荷守恒定律與電流連續(xù)性方程
3.3 恒定電場的基本方程
3.3.1 恒定電場的基本方程
3.3.2 恒定電場的電位
3.3.3 導電媒質中的電荷分布
3.4 恒定電場的邊界條件
3.5 能量損耗與電動勢
3.5.1 焦耳定律
3.5.2 電動勢
3.5.3 接地電阻
3.6 恒定電場的邊值問題
3.6.1 恒定電場與靜電場的類比
3.6.2 恒定電場的求解方法
習題
第4章 恒定磁場
4.1 恒定磁場的實驗定律與磁感應強度
4.1.1 安培力定律
4.1.2 磁感應強度
4.1.3 磁通連續(xù)性原理
4.2 安培環(huán)路定律
4.2.1 安培環(huán)路定律
4.2.2 磁場強度
4.2.3 磁化率
4.3 矢量磁位
4.4 介質的磁化
4.4.1 磁化強度
4.4.2 媒質磁化后的磁效應
4.4.3 安培環(huán)路定律的一般形式
4.4.4 磁介質中恒定磁場基本方程
4.5 磁標量位
4.5.1 磁標量位的概念
4.5.2 磁標量位的多值性
4.5.3 標量位的微分方程
4.6 媒質分界面上的邊界條件
4.6.1 磁場強度H所滿足的分界面邊界條件
4.6.2 磁感應強度應滿足的分界面邊界條件
4.6.3 折射定律
4.6.4 用磁矢量位表示的媒質分界面邊界條件
4.7 電感
4.8 磁場能量與力
4.8.1 恒定磁場中的能量
4.8.2 電磁能量的分布
4.8.3 磁場力
習題
第5章 靜態(tài)場的邊值問題
5.1 邊值問題的提出
5.1.1 邊值問題的分類
5.1.2 唯一性定理
5.2 鏡像法
5.2.1 導體平面的鏡像
5.2.2 導體球面的鏡像
5.2.3 線電荷對導體圓柱面的鏡像
5.2.4 點電荷對無限大介質平面的鏡像
5.3 分離變量法
5.3.1 直角坐標系中的分離變量法
5.3.2 柱坐標中的分離變量法
5.3.3 球坐標中的分離變量法
5.4 有限差分法
5.4.1 有限差分方程
5.4.2 差分方程的求解
5.5 復變函數(shù)法
習題
第6章 時變電磁場
6.1 法拉第電磁感應定律
6.1.1 電磁感應定律
6.1.2 法拉第電磁感應定律的積分與微分形式
6.1.3 電磁感應定律的意義
6.2 位移電流
6.2.1 問題的提出
6.2.2 位移電流假設
6.3 麥克斯韋方程
6.3.1 麥克斯韋方程組
6.3.2 麥氏方程的限定形式和非限定形式
6.4 時變電磁場的邊界條件
6.4.1 時變電磁場的邊界條件
6.4.2 兩種特殊情況
6.5 坡印廷定理和坡印廷矢量
6.5.1 坡印廷定理
6.5.2 坡印廷矢量
6.6 正弦電磁場
6.6.1 正弦電磁場的復數(shù)表示法
6.6.2 麥克斯韋方程的復數(shù)形式
6.6.3 復坡印廷矢量
6.7 波動方程
6.8 動態(tài)矢量位和標量位
6.8.1 動態(tài)矢量位和標量位的定義
6.8.2 達朗貝爾方程
6.8.3 小結
習題
中篇 應用篇——電磁波及其基礎應用
第7章 平面電磁波
7.1 均勻平面波
7.2 理想介質中的均勻平面波
7.2.1 沿+z軸方向傳播的均勻平面波
7.2.2 沿任意方向傳播的均勻平面波
7.2.3 均勻平面波的性質
7.3 導電媒質中的均勻平面波
7.3.1 導電媒質中的波動方程及其解
7.3.2 導體中均勻平面波的性質
7.3.3 討論
7.3.4 相速和群速
7.4 電磁波的極化
7.4.1 線極化波
7.4.2 圓極化平面波
7.4.3 橢圓極化平面波
7.5 平面邊界上的反射和折射
7.5.1 任意方向傳播的平面波
7.5.2 Snell定律
7.5.3 反射系數(shù)和透射系數(shù)
7.5.4 無反射和全反射
7.5.5 導電介質中的折射波
7.6 波速
習題
第8章 傳輸線理論
8.1 均勻傳輸線理論概述
8.1.1 導波形式及傳輸線的分類
8.1.2 雙導線型傳輸線基本要求以及分布參數(shù)
8.1.3 傳輸線分析方法
8.2 傳輸線方程及其解
8.2.1 均勻雙導體傳輸線的分布參數(shù)及其等效電路
8.2.2 電路方程及其解
8.2.3 無耗傳輸線的基本特性
8.3 均勻無耗傳輸線的等效
8.3.1 行波工作狀態(tài)
8.3.2 純駐波工作狀態(tài)
8.3.3 行駐波工作狀態(tài)
8.4 圓圖及其應用
8.4.1 等反射系數(shù)圓
8.4.2 阻抗圓圖
8.4.3 導納圓圖
8.4.4 圓圖應用舉例
8.5 有耗傳輸線
8.5.1 有耗傳輸線的特性參數(shù)
8.5.2 有耗傳輸線上的電壓、電流和阻抗的分布
8.5.3 有耗線上傳輸效率的計算
8.6 雙導線與同軸線
8.6.1 平行雙導線
8.6.2 同軸線
8.6.3 同軸線中不連續(xù)性的等效電路
8.7 傳輸線的匹配
8.7.1 三種匹配狀態(tài)及其匹配方法
8.7.2 阻抗匹配網(wǎng)絡
習題
第9章 規(guī)則波導
9.1 導波原理
9.1.1 規(guī)則金屬管內電磁波
9.1.2 傳輸特征
9.1.3 導行波的分類
9.2 矩形波導
9.2.1 矩形波導中的場
9.2.2 矩形波導的傳輸特性
9.2.3 主模TEio波
9.2.4 矩形波導尺寸選擇原則
9.3 圓形波導
9.3.1 圓波導中的場
9.3.2 圓波導的傳輸特性
9.3.3 圓波導中幾種常用模式
9.4 波導的激勵與耦合
9.4.1 探針激勵
9.4.2 環(huán)激勵
9.4.3 孔（縫）激勵
習題
第10章 微波集成傳輸線
10.1 帶狀線
10.1.1 特性阻抗
10.1.2 帶狀線的衰減常數(shù)
10，1.3 相速和波導波長
10.1.4 帶狀線的尺寸選擇
10.2 微帶線
10.2.1 特性阻抗與相速
10.2.2 波導波長
10.2.3 微帶線的衰減常數(shù)
10.2.4 微帶線的色散特性
10.2.5 微帶尺寸的選擇
10.3 耦合微帶線
10.3.1 奇偶模分析方法
10.3.2 奇偶模分別激勵時耦合傳輸線方程的解
10.4 其他形式平面?zhèn)鬏斁€
10.4.1 懸置微帶線和倒置微帶線
10.4.2 槽線
10.4.3 共面?zhèn)鬏斁€
習題
第11章 微波網(wǎng)絡基礎
11.1 微波系統(tǒng)等效為網(wǎng)絡
11.1.1 等效電壓和等效電流
11.1.2 不均勻區(qū)域等效為網(wǎng)絡
11.1.3 單端口網(wǎng)絡
11.2 阻抗、導納和轉移參量
11.2.1 阻抗參量
11.2.2 導納矩陣
11.2.3 轉移矩陣
11.3 散射矩陣與傳輸矩陣
11.3.1 散射矩陣
11.3.2 傳輸矩陣
11.3.3 散射參量與其他參量轉換
11.3.4 S參數(shù)測量
11.3.5 多端口網(wǎng)絡的散射矩陣
11.4 基本電路單元的參量矩陣
11.5 微波網(wǎng)絡的工作特性參數(shù)
11.5.1 電壓傳輸系數(shù)T
11.5.2 插入相移
11.5.3 插入駐波比
11.5.4 插入衰減
習題
第12章 微波元件
12.1 連接匹配元件
12.1.1 終端負載元件
12.1.2 微波連接元件
12.1.3 阻抗匹配元件
12.2 功率分配元件
12.2.1 定向耦合器
12.2.2 功率分配器
12.2.3 波導分支器
12.3 微波諧振器
12.3.1 微波諧振器的基本參量
12.3.2 矩形空腔諧振器
12.3.3 微帶諧振器
12.3.4 諧振器的耦合和激勵
12.4 微波鐵氧體元件
12.4.1 隔離器
12.4.2 鐵氧體環(huán)行器
習題
下篇 實踐篇——電磁場與電磁波實驗
第13章 實踐訓練
13.1 微波測量系統(tǒng)的認識與調試
13.2 晶體檢波器校準
13.3 駐波比的測量
13.4 阻抗測量與阻抗匹配
附錄1 常用矢量分析公式
附錄2 Simth圓圖
參考文獻