电磁波、天线与电波传播 (2010 年度畅销榜NO.43038 )

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。\r\n
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前言 \r\n\r\n 本书约定 \r\n\r\n 第1章 电磁场基本理论 \r\n\r\n 1. 1 电磁场的基本定律和电磁场方程的建立 \r\n\r\n 1. 1. 1 电磁场的基本定律和定理 \r\n\r\n 1. 1. 1. 1 电荷守恒定律 \r\n\r\n 1. 1. 1. 2 库仑定律及其推论 \r\n\r\n 1. 1. 1. 3 安培定律及其推论 \r\n\r\n 1. 1. 1. 4 电磁感应定律 \r\n\r\n 1. 1. 1. 5 洛仑兹力公式 \r\n\r\n 1. 1. 2 电磁场方程的建立 \r\n\r\n 1. 2 媒质特性方程与电磁场方程 \r\n\r\n 1. 2. 1 媒质特性方程与时变电磁场方程 \r\n\r\n 1. 2. 1. 1 媒质特性方程 \r\n\r\n 1. 2. 1. 2 时变电磁场方程 \r\n\r\n 1. 2. 2 时谐媒质特性方程与时谐电磁场方程 \r\n\r\n 1. 2. 2. 1 余弦实函数的复数表示 \r\n\r\n 1. 2. 2. 2 余弦电磁场与时谐电磁场 \r\n\r\n 1. 2. 2. 3 时谐媒质特性方程 \r\n\r\n 1. 2. 2. 4 时谐电磁场方程 \r\n\r\n 1. 3 电磁场波动方程 \r\n\r\n 1. 3. 1 时变电磁场波动方程 \r\n\r\n 1. 3. 2 时谐电磁场波动方程(亥姆霍兹方程) \r\n\r\n 1. 4 电磁场边值关系 \r\n\r\n 1. 4. 1 时变电磁场边值关系 \r\n\r\n 1. 4. 2 时谐电磁场边值关系 \r\n\r\n 1. 5 电磁场的能量 \r\n\r\n 1. 5. 1 时变电磁场的能量 \r\n\r\n 1. 5. 2 时谐电磁场的能量 \r\n\r\n 1. 6 电磁场唯一性定理 \r\n\r\n 1. 7 电磁场的位函数 \r\n\r\n 1. 7. 1 时变电磁场的位函数 \r\n\r\n 1. 7. 2 时谐电磁场的位函数 \r\n\r\n 1. 7. 2. 1 时谐电磁场显式方程的位函数(磁矢量位) \r\n\r\n 1. 7. 2. 2 时谐电磁场隐式方程的位函数(电磁矢量位) \r\n\r\n 1. 7. 3 标量波函数 \r\n\r\n 1. 7. 3. 1 直角坐标系中的标量波函数 \r\n\r\n 1. 7. 3. 2 圆柱坐标系中的标量波函数 \r\n\r\n 1. 7. 3. 3 球坐标系中的标量波函数 \r\n\r\n 1. 7. 4 格林函数 \r\n\r\n 1. 7. 4. 1 函数 \r\n\r\n 1. 7. 4. 2 亥姆霍兹方程的格林函数 \r\n\r\n 1. 7. 4. 3 非齐次矢量亥姆霍兹方程的积分解 \r\n\r\n 1. 8 广义电磁场 \r\n\r\n 1. 8. 1 广义电磁场方程 \r\n\r\n 1. 8. 1. 1 广义时变电磁场方程 \r\n\r\n 1. 8. 1. 2 广义时谐电磁场方程 \r\n\r\n 1. 8. 2 广义电磁场波动方程 \r\n\r\n 1. 8. 2. 1 广义时变电磁场波动方程 \r\n\r\n 1. 8. 2. 2 广义时谐电磁场波动方程(亥姆霍兹方程) \r\n\r\n 1. 8. 3 广义电磁场边值关系 \r\n\r\n 1. 8. 3. 1 广义时变电磁场边值关系 \r\n\r\n 1. 8. 3. 2 广义时谐电磁场边值关系 \r\n\r\n 1. 8. 4 广义电磁场唯一性定理 \r\n\r\n 1. 8. 5 广义电磁场位函数 \r\n\r\n 1. 8. 5. 1 广义时变电磁场位函数 \r\n\r\n 1. 8. 5. 2 广义时谐电磁场位函数 \r\n\r\n 1. 8. 6 广义电磁场方程的积分解 \r\n\r\n 1. 8. 6. 1 线性各向同性媒质中广义电磁场方程的积分解 \r\n\r\n 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 \r\n\r\n 1. 8. 6. 3 边界面上的积分表示式 \r\n\r\n 1. 9 习题 \r\n\r\n 第2章 均匀媒质中的平面电磁波 \r\n\r\n 2. 1 齐次波动方程的解与平面波 \r\n\r\n 2. 2 均匀理想介质中的平面电磁波 \r\n\r\n 2. 3 均匀线性各向同性媒质中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 3. 1 均匀理想介质中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 3. 1. 1 平面波解 \r\n\r\n 2. 3. 1. 2 波的特性 \r\n\r\n 2. 3. 2 均匀导电媒质中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 3. 2. 1 平面波解 \r\n\r\n 2. 3. 2. 2 波的特性 \r\n\r\n 2. 3. 2. 3 不良导体与良导体 \r\n\r\n 2. 3. 3 均匀线性各向同性媒质中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 4 均匀线性各向异性媒质中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 4. 1 均匀磁化等离子体中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 4. 1. 1 均匀磁化等离子体的媒质特性方程 \r\n\r\n 2. 4. 1. 2 均匀磁化等离子体中的时谐场方程 \r\n\r\n 2. 4. 1. 3 均匀磁化等离子体中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 4. 2 均匀磁化铁氧体中的余弦平面波 \r\n\r\n 2. 4. 2. 1 均匀磁化铁氧体的媒质特性方程 \r\n\r\n 2. 4. 2. 2 均匀磁化铁氧体的时谐场方程 \r\n\r\n 2. 4. 2. 3 均匀磁化铁氧体中的余弦平面波 \r\n\r\n 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 \r\n\r\n 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 \r\n\r\n 2. 5 习题 \r\n\r\n 第3章 分层媒质中的平面电磁波(反射与透射) \r\n\r\n 3. 1 平面电磁波对平面界面垂直入射时的反射与透射 \r\n\r\n 3. 1. 1 平面电磁波对单平面界面的垂直入射 \r\n\r\n 3. 1. 1. 1 理想介质-理想导体界面 \r\n\r\n 3. 1. 1. 2 理想介质-理想介质界面 \r\n\r\n 3. 1. 2 均匀平面电磁波对双平行平面界面的垂直入射 \r\n\r\n 3. 1. 2. 1 理想介质-理想介质-理想介质界面 \r\n\r\n 3. 1. 2. 2 理想介质-理想介质-理想导体界面 \r\n\r\n 3. 1. 3 均匀平面电磁波对多平行平面界面的垂直入射 \r\n\r\n 3. 2 平面电磁波对平面界面斜入射时的反射与透射 \r\n\r\n 3. 2. 1 平面电磁波对单平面界面的斜入射 \r\n\r\n 3. 2. 1. 1 理想介质-理想介质界面 \r\n\r\n 3. 2. 1. 2 理想介质-理想导体界面 \r\n\r\n 3. 2. 1. 3 理想介质-导电媒质界面 \r\n\r\n 3. 2. 2 均匀平面电磁波对双平行平面界面的斜入射 \r\n\r\n 3. 2. 3 均匀平面电磁波对多平行平面界面的斜入射 \r\n\r\n 3. 3 习题 \r\n\r\n 第4章 导行电磁波与电磁谐振(波导与谐振腔) \r\n\r\n 4. 1 柱坐标系中时谐平面电磁波的传播特性 \r\n\r\n 4. 2 导行电磁波(金属波导) \r\n\r\n 4. 2. 1 矩形金属波导 \r\n\r\n 4. 2. 2 圆金属波导 \r\n\r\n 4. 2. 3 同轴线(圆环金属波导) \r\n\r\n 4. 2. 4 扇形喇叭金属波导 \r\n\r\n 4. 3 电磁谐振(金属谐振腔) \r\n\r\n 4. 3. 1 矩形金属谐振腔 \r\n\r\n 4. 3. 2 圆柱金属谐振腔 \r\n\r\n 4. 3. 3 球形金属谐振腔 \r\n\r\n 4. 4 习题 \r\n\r\n 第5章 电磁波的散射与绕射(衍射) \r\n\r\n 5. 1 电磁波的散射 \r\n\r\n 5. 1. 1 电磁散射及其基本参数 \r\n\r\n 5. 1. 2 圆柱对平面波的散射 \r\n\r\n 5. 1. 2. 1 理想导体圆柱对平面波的散射 \r\n\r\n 5. 1. 2. 2 理想介质圆柱对平面波的散射 \r\n\r\n 5. 1. 3 球对平面波的散射 \r\n\r\n 5. 1. 3. 1 理想导体球对平面波的散射 \r\n\r\n 5. 1. 3. 2 介质球对平面波的散射 \r\n\r\n 5. 2 电磁波的绕射(衍射) \r\n\r\n 5. 2. 1 口面绕射 \r\n\r\n 5. 2. 1. 1 口面的电磁场 \r\n\r\n 5. 2. 1. 2 面的绕射场 \r\n\r\n 5. 2. 1. 3 平面口面的绕射场 \r\n\r\n 5. 2. 2 电波传播的主区与直边菲涅尔绕射 \r\n\r\n 5. 2. 2. 1 电波传播的主区 \r\n\r\n 5. 2. 2. 2 直边菲涅尔绕射 \r\n\r\n 5. 2. 2. 3 菲涅尔积分 \r\n\r\n 5. 3 习题 \r\n\r\n 第6章 电磁波的辐射(天线) \r\n\r\n 6. 1 天线的基本原理 \r\n\r\n 6. 1. 1 天线的基本概念 \r\n\r\n 6. 1. 2 基本辐射元 \r\n\r\n 6. 1. 2. 1 电流元 \r\n\r\n 6. 1. 2. 2 磁流元 \r\n\r\n 6. 1. 2. 3 辐射场的一般形式 \r\n\r\n 6. 1. 3 天线的特性参数 \r\n\r\n 6. 1. 3. 1 发射天线的特性参数 \r\n\r\n 6. 1. 3. 2 接收天线的特性参数 \r\n\r\n 6. 2 天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 1 方向图乘积定理 \r\n\r\n 6. 2. 2 二元天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 2. 1 二元天线阵原理 \r\n\r\n 6. 2. 2. 2 地面对天线性能的影响 \r\n\r\n 6. 2. 3 直线天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 3. 1 一般直线天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 3. 2 均匀直线天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 4 平面天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 4. 1 矩形网格平面天线阵 \r\n\r\n 6. 2. 4. 2 圆天线阵 \r\n\r\n 6. 3 线天线 \r\n\r\n 6. 3. 1 振子类天线 \r\n\r\n 6. 3. 1. 1 对称振子 \r\n\r\n 6. 3. 1. 2 水平振子天线 \r\n\r\n 6. 3. 1. 3 折合振子天线 \r\n\r\n 6. 3. 1. 4 引向天线 \r\n\r\n 6. 3. 1. 5 垂直振子天线 \r\n\r\n 6. 3. 1. 6 正交振子天线 \r\n\r\n 6. 3. 2 非振子类天线 \r\n\r\n 6. 3. 2. 1 行波线天线 \r\n\r\n 6. 3. 2. 2 小圆环天线 \r\n\r\n 6. 3. 2. 3 螺旋天线 \r\n\r\n 6. 3. 2. 4 缝隙天线 \r\n\r\n 6. 4 面天线 \r\n\r\n 6. 4. 1 平面口面场的辐射 \r\n\r\n 6. 4. 1. 1 一般平面口面场的辐射 \r\n\r\n 6. 4. 1. 2 线极化平面口面场的辐射 \r\n\r\n 6. 4. 1. 3 矩形口面场的辐射 \r\n\r\n 6. 4. 1. 4 圆形口面场的辐射 \r\n\r\n 6. 4. 2 喇叭天线 \r\n\r\n 6. 4,2. 1 喇叭天线概述 \r\n\r\n 6. 4. 2. 2 H面扇形喇叭天线 \r\n\r\n 6. 4. 2. 3 E面扇形喇叭天线 \r\n\r\n 6. 4. 2. 4 角锥喇叭天线 \r\n\r\n 6. 4. 2. 5 圆锥喇叭天线 \r\n\r\n 6. 4. 3 反射面天线 \r\n\r\n 6. 4. 3. 1 旋转抛物面天线 \r\n\r\n 6. 4. 3. 2 卡塞格伦天线 \r\n\r\n 6. 5 习题 \r\n\r\n 第7章 地球环境中的无线电波(电波传播) \r\n\r\n 7. 1 电波传播的基本概念 \r\n\r\n 7. 1. 1 电磁波的频谱 \r\n\r\n 7. 1. 2 电波传播的方式 \r\n\r\n 7. 1. 3 自由空间中的传播电波 \r\n\r\n 7. 1. 4 媒质对电波传播的影响 \r\n\r\n 7. 2 地波(地面波) \r\n\r\n 7. 2. 1 地球表面的电磁特性 \r\n\r\n 7. 2. 2 地波的场结构与传播特性 \r\n\r\n 7. 3 天波(电离层波) \r\n\r\n 7. 3. 1 电离层 \r\n\r\n 7. 3. 2 无线电波在电离层中的传播 \r\n\r\n 7. 3. 2. 1 电离层中的时谐电磁场方程 \r\n\r\n 7. 3. 2. 2 电离层的折射. 反射与吸收 \r\n\r\n 7. 4 空间波(直射波) \r\n\r\n 7. 4. 1 地面对电波传播的影响 \r\n\r\n 7. 4. 1. 1 视线距离与传播余隙 \r\n\r\n 7. 4. 1. 2 地面反射对电波传播的影响 \r\n\r\n 7. 4. 2 大气对电波传播的影响 \r\n\r\n 7. 4. 2. 1 电波在对流层中的折射 \r\n\r\n 7. 4. 2. 2 大气吸收与降雨影响 \r\n\r\n 7. 5 习题 \r\n\r\n 第8章 时不变电磁场 \r\n\r\n 8. 1 静电场 \r\n\r\n 8. 1. 1 静电场基本方程 \r\n\r\n 8. 1. 2 静电位 \r\n\r\n 8. 1. 3 静电场边值关系 \r\n\r\n 8. 1. 4 分布型位场的计算方法和实例 \r\n\r\n 8. 1. 5 静电场中的导体和电容 \r\n\r\n 8. 1. 5. 1 静电场中的导体 \r\n\r\n 8. 1. 5. 2 导体的电容 \r\n\r\n 8. 1. 6 静电场能量 \r\n\r\n 8. 1. 7 静电场唯一性定理 \r\n\r\n 8. 1. 8 静电场边值问题 \r\n\r\n 8. 1. 8. 1 常微分方程法 \r\n\r\n 8. 1. 8. 2 镜像法 \r\n\r\n 8. 1. 8. 3 分离变量法 \r\n\r\n 8. 1. 8. 4 复变函数法 \r\n\r\n 8. 2 恒定电场 \r\n\r\n 8. 2. 1 恒定电场基本方程 \r\n\r\n 8. 2. 2 导体中的恒定电场 \r\n\r\n 8. 2. 3 导体的电阻与电导 \r\n\r\n 8. 3 恒定磁场 \r\n\r\n 8. 3. 1 恒定磁场基本方程 \r\n\r\n 8. 3. 2 磁矢量位 \r\n\r\n 8. 3. 3 恒定磁场边值关系 \r\n\r\n 8. 3. 4 磁标量位 \r\n\r\n 8. 3. 5 电感 \r\n\r\n 8. 3. 6 恒定磁场的能量 \r\n\r\n 8. 3. 7 恒定磁场位场的计算方法 \r\n\r\n 8. 4 习题 \r\n\r\n 附录 \r\n\r\n 附录A 矢量分析与正交曲线坐标系 \r\n\r\n 附录B 特殊函数 \r\n\r\n 附录C 常用符号(单位)一览表 \r\n\r\n 参考文献 \r\n
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电磁运动是物质最基本的运动形态之一. 对宏观电磁现象的探究有场和波两种方法. 场方法(电磁场)侧重电磁场量的空间分布, 而波方法(电磁波)侧重电磁场量的时空变化. 两者分别从场分布. 场变化的不同视点对宏观电磁现象进行描述. 实际上电磁场. 电磁波可以认为是同义词.

130多年前, 英国物理学家麦克斯韦(Maxwell, 1831～1879)对前人已有的实验成果和理论成果进行总结, 发现安培环路定理与电荷守恒定律存在矛盾, 从而引入位移电流, 提出了全电流定理, 解决了这个矛盾, 进而建立了电磁场方程(即麦克斯韦方程组), 并预言了电磁波的存在. 在麦克斯韦去世7年后, 德国实验物理学家赫兹(Hertz)用赫兹偶极子实验成功产生了电磁波, 并检测到电磁波的存在. 随后, 电磁波很快被俄国波波夫. 英国马可尼分别应用于军舰通信和跨海峡通信上. 二战期间, 雷达的出现又使电磁波的应用扩展到探测技术领域. 从麦克斯韦方程组建立至今已有100多年, 在宏观范围内尚未发现与之相违背的现象. 至今, 麦克斯韦方程组仍然是电磁场. 电磁波应用的理论基础. 牛顿的力学. 麦克斯韦的电磁理论和爱因斯坦的相对论被称为人类科学史上的三大里程碑.

电磁场. 电磁波理论是电子信息工程类学科的主要基础课之一. 它不仅是许多专业课程的重要基础, 而且也是许多新兴边缘学科的发展基础和生长点. 电路理论. 系统理论和波场理论构成电子信息工程类知识结构的三大支柱.

麦克斯韦方程组是一组偏微分方程组, 是对变化电场与变化磁场之间的相互关系的高度概括, 数学起点高. 电磁场理论课程以麦克斯韦方程组为主线, 理论严谨, 体系完整, 其逻辑推理和数学分析方法以及它所研究的电磁场运动规律都具有一定的典型性, 有助于提高学生的形象思维和抽象思维能力, 增厚数学物理功底, 掌握从实践上升到理论. 再用理论指导实践的科学方法.

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.

本书对重要结论. 公式的引出和推导, 在思路和方法上力求简捷高效, 在逻辑推理上则保持严谨. 书中对一些重要问题和方法进行了讨论, 叙述了作者的观点, 给出了作者的思路和处理方法. 如对时谐电磁场只引入磁矢量位而不引入电标量位(1. 7. 2节). 非均匀线性各向同性媒质中的广义Stratton-Chu公式(1. 8. 6节). 对平面波从开始就定位在沿任意k方向传播(2, 1节). 由均匀磁化等离子体场解到均匀磁化铁氧体场解的对偶代换(2. 4. 2节). 对双平行平面界面的两个界面位置取一般情况的讨论(3. 1. 2节). 对电流元的辐射场按3个层次(原点z取向, 原点任意取向, 任意位置任意取向)的处理方法(6. 1. 2节)等等, 均与传统方法有所区别.

本书根据作者在中国电波传播研究所和北京航空航天大学多年的科研. 教学经验编写, 注重基本理论. 数学方法和实际应用. 书中采用模块方式, 物理模型与数学方法层次分明, 线索清晰. 对定理. 公式以及典型应用问题的条件与适用范围交待清楚, 推导用小号字附后, 兼有资料和手册的性质. 本书可作为电子科学与技术. 信息与通信工程学科及相关专业的本科生. 研究生的教材, 也可供有关科技人员阅读参考.

由于作者水平有限, 编写时间匆促, 难免存在疏漏与差错, 敬请读者不吝赐教.

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