電磁波原理與微波工程基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　本書依據(jù)電磁場(chǎng)與微波技術(shù)學(xué)科內(nèi)容的知識(shí)系統(tǒng)與層次，將電磁場(chǎng)的基本原理，微波技術(shù)基礎(chǔ)，天線原理，電波傳播的知識(shí)有機(jī)結(jié)合組成一體編寫成書。教材首先介紹了靜態(tài)電磁場(chǎng)、時(shí)變電磁場(chǎng)、平面電磁波的基本概念和性質(zhì)；然后在電磁波原理基礎(chǔ)上，介紹了矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、同軸線、微帶等傳輸線的基本知識(shí)；接著針對(duì)導(dǎo)行電磁波，介紹了微波傳輸線的基本理論，阻抗匹配的基本方法，微波網(wǎng)絡(luò)和常用微波元器件；之后又從電磁場(chǎng)輻射原理和傳輸線的知識(shí)出發(fā)，介紹天線的輻射與接收原理、天線的參數(shù)、常用天線，以及輻射出去的電磁波在實(shí)際的地球表面空間傳播的基本知識(shí)；最后，作為對(duì)本知識(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用與綜合，介紹了各種微波系統(tǒng)的工作原理?！　”緯m合高等學(xué)校通信工程、電子信息工程及相關(guān)學(xué)科等開設(shè)與電磁、微波技術(shù)、天線與電波等內(nèi)容相關(guān)的課程本科生教材，或參考書，亦可作為電子信息工程師的參考用書。

書籍目錄

第1章　矢量運(yùn)算與場(chǎng)論基礎(chǔ)　　1.1　矢量運(yùn)算　　　1.1.1　矢量概念　　　1.1.2　矢量的基本運(yùn)算公式　　　1.1.3　幾個(gè)常用矢量　　1.2　場(chǎng)論基礎(chǔ)　　　1.2.1　場(chǎng)的定義與分類　　　1.2.2　場(chǎng)的數(shù)學(xué)表示式　　　1.2.3　場(chǎng)的直觀表示方法　　1.3　標(biāo)量場(chǎng)的梯度　　　1.3.1　方向?qū)?shù)　　　1.3.2　梯度　　1.4　矢量場(chǎng)的散度和旋度　　　1.4.1　通量與散度　　　1.4.2　環(huán)量與旋度　　1.5　亥姆霍茲定理　　1.6　常用正交曲線坐標(biāo)系　　習(xí)題一　第2章　靜態(tài)電磁場(chǎng)　　2.1　靜電場(chǎng)　　　2.1.1　真空中的靜電場(chǎng)　　　2.1.2　靜電場(chǎng)的電位　　　2.1.3　靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體　　　2.1.4　靜電場(chǎng)中的介質(zhì)　　　2.1.5　靜電場(chǎng)的能量　　　2.1.6　靜電場(chǎng)的場(chǎng)方程和性質(zhì)總結(jié)　　2.2　恒定電流場(chǎng)　　　2.2.1　電流密度　　　2.2.2　歐姆（ohm）定律　　　2.2.3　焦耳（joule）定律　　　2.2.4　電源及其電動(dòng)勢(shì)　　　2.2.5　電流連續(xù)性方程　　　2.2.6　恒定電場(chǎng)　　2.3　靜磁場(chǎng)　　　2.3.1　真空中恒定電流的靜磁場(chǎng)　　　2.3.2　靜磁場(chǎng)的磁矢位　　　2.3.3　靜磁場(chǎng)中的媒質(zhì)　　　2.3.4　靜磁場(chǎng)的能量　　　2.3.5　靜磁場(chǎng)的場(chǎng)方程和性質(zhì)總結(jié)　　習(xí)題二　第3章　時(shí)變電磁場(chǎng)　　3.1　麥克斯韋方程組　　　3.1.1　法拉第電磁感應(yīng)定律與感應(yīng)電場(chǎng)　　　3.1.2　位移電流與全電流定律　　　3.1.3　麥克斯韋方程組　　　3.1.4　麥克斯韋方程組的物理意義　　3.2　邊界條件　　　3.2.1　電場(chǎng)的邊界條件　　　3.2.2　磁場(chǎng)的邊界條件　　　3.2.3　電磁場(chǎng)的邊界條件　　　3.3　能量與能流密度　　　3.3.1　時(shí)變電磁場(chǎng)的能量密度　　　3.3.2　坡印亭矢量和坡印亭定理　　3.4　時(shí)變電磁場(chǎng)的波動(dòng)性　　　3.4.1　波動(dòng)方程　　　3.4.2　波動(dòng)性　　3.5　時(shí)變電磁場(chǎng)的位函數(shù)　　　3.5.1　標(biāo)量位φ與矢量位a的引入　　　3.5.2　位函數(shù)滿足的方程　　　3.5.3　位函數(shù)的解　　3.6　時(shí)諧電磁場(chǎng)　　　3.6.1　時(shí)諧電磁場(chǎng)的瞬時(shí)表示式和復(fù)數(shù)表示式　　　3.6.2　時(shí)諧電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)形式麥克斯韋方程組和結(jié)構(gòu)方程、邊界條件　　　3.6.3　時(shí)諧電磁場(chǎng)的復(fù)坡印廷矢量　　　3.6.4　時(shí)諧電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程　　　3.6.5　時(shí)諧電磁場(chǎng)的位函數(shù)　　習(xí)題三　第4章　平面電磁波　　4.1　無界均勻理想媒質(zhì)中的平面電磁波　　　4.1.1　時(shí)諧波動(dòng)方程的解——均勻平面波　　　4.1.2　均勻平面電磁波的傳播特性和傳播參數(shù)　　　4.1.3　向z方向傳播的均勻平面波的其他表示形式　　　4.1.4　向任意方向傳播的均勻平面波　　4.2　電磁波的極化　　　4.2.1　極化的定義　　　4.2.2　線極化　　　4.2.3　圓極化　　　4.2.4　橢圓極化　　　4.2.5　三種極化類型的相互關(guān)系　　　4.2.6　電磁波極化的工程應(yīng)用　　4.3　平面電磁波在不同媒質(zhì)交界面上的反射和折射　　　4.3.1　理想介質(zhì)與理想介質(zhì)交界面情況　　　4.3.2　理想介質(zhì)與理想導(dǎo)體交界面情況　　4.4　無界均勻有耗媒質(zhì)中的平面電磁波　　　4.4.1　無界均勻?qū)щ娒劫|(zhì)中的平面電磁波　　　4.4.2　極化損耗媒質(zhì)和磁化損耗媒質(zhì)　　　4.4.3　電磁波在理想介質(zhì)與有耗媒質(zhì)交界面的反射與折射　　習(xí)題四　第5章　導(dǎo)行電磁波　　5.1　傳輸線中導(dǎo)行波的分析方法　　　5.1.1　波導(dǎo)中電磁場(chǎng)的基本形式　　　5.1.2　波導(dǎo)中的縱向場(chǎng)法　　　5.1.3　波導(dǎo)中的模式分類　　5.2　波導(dǎo)模式的求解及其特點(diǎn)　　　5.2.1　波導(dǎo)中的tem模　　　5.2.2　矩形波導(dǎo)中te模的求解　　　5.2.3　矩形波導(dǎo)中tm模的求解　　5.3　矩形波導(dǎo)中te、tm模的特點(diǎn)　　　5.3.1　矩形波導(dǎo)te、tm模的傳輸特性與截止特性　　　5.3.2　矩形波導(dǎo)te、tm模的傳波速度　　　5.3.3　矩形波導(dǎo)te、tm模的波導(dǎo)波長　　　5.3.4　矩形波導(dǎo)te、tm模的波阻抗　　　5.3.5　矩形波導(dǎo)中的主模和高次?！　　?.3.6　矩形波導(dǎo)截面尺寸的選擇　　5.4　矩形波導(dǎo)中te10?！　　?.4.1　te10模的場(chǎng)強(qiáng)表達(dá)式和傳輸特性參數(shù)　　　5.4.2　矩形波導(dǎo)中te10模的場(chǎng)結(jié)構(gòu)　　　5.4.3　矩形波導(dǎo)中te10模的壁面電流　　　5.4.4　te10模的傳輸功率　　5.5　圓柱形波導(dǎo)中的導(dǎo)行波　　　5.5.1　圓波導(dǎo)中的te?！　　?.5.2　圓波導(dǎo)中的tm波　　　5.5.3　圓波導(dǎo)中導(dǎo)行波的一般特性和尺寸選擇　　　5.5.4　圓波導(dǎo)中常用的三種模式　　5.6　同軸傳輸線　　　5.6.1　同軸線tem波的求解　　　5.6.2　同軸線tem波的傳輸特性　　　5.6.3　同軸線中的高次模及其尺寸選擇　　5.7　平行雙導(dǎo)線傳輸線　　5.8　微帶線　　　5.8.1　微帶中的工作模式　　　5.8.2　微帶線的特性阻抗　　　5.8.3　微帶的損耗　　　5.8.4　微帶的色散特性和高次?！　?.9　帶狀線　　　5.10　介質(zhì)波導(dǎo)與光波導(dǎo)　　　5.10.1　介質(zhì)波導(dǎo)　　　5.10.2　光波導(dǎo)　　習(xí)題五　第6章　微波傳輸線理論　　6.1　傳輸線方程及其時(shí)諧穩(wěn)態(tài)解　　　6.1.1　微波傳輸線的分布參數(shù)與集總參數(shù)等效電路　　　6.1.2　傳輸線方程及其時(shí)諧穩(wěn)態(tài)解　　6.2　傳輸線的工作參數(shù)　　　6.2.1　傳輸線的特性阻抗　　　6.2.2　傳播常數(shù)、相速度與傳輸線波長　　　6.2.3　電壓反射系數(shù)與電流反射系數(shù)　　　6.2.4　輸入阻抗和輸入導(dǎo)納　　　6.2.5　駐波系數(shù)與行波系數(shù)　　6.3　無損耗傳輸線的工作狀態(tài)　　　6.3.1　無反射工作狀態(tài)　　　6.3.2　全反射工作狀態(tài)　　　6.3.3　部分反射工作狀態(tài)　　　6.3.4　傳輸線上的傳輸功率　　6.4　阻抗圓圖和導(dǎo)納圓圖　　　6.4.1　反射系數(shù)圓　　　6.4.2　阻抗圓圖　　　6.4.3　導(dǎo)納圓圖　　6.5　阻抗匹配　　　6.5.1　四分之一波長阻抗變換器　　　6.5.2　支節(jié)匹配器　　　6.5.3　微波源的阻抗匹配　　習(xí)題六　第7章　微波網(wǎng)絡(luò)理論　　7.1　微波網(wǎng)絡(luò)的等效　　　7.1.1　模式電壓和模式電流的概念　　　7.1.2　波導(dǎo)等效為雙導(dǎo)線傳輸線　　　7.1.3　單端口網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載特性　　　7.1.4　單端口網(wǎng)絡(luò)的歸一化　　7.2　雙端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗、導(dǎo)納、傳輸矩陣　　　7.2.1　阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣　　　7.2.2　傳輸矩陣　　7.3　雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣　　　7.3.1　微波網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的概念　　　7.3.2　散射參數(shù)的基本性質(zhì)　　7.4　網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的相互關(guān)系　　7.5　多端口微波網(wǎng)絡(luò)　　習(xí)題七　第8章　微波元器件　　8.1　矩形波導(dǎo)中的基本元件　　　8.1.1　矩形波導(dǎo)中的基本電抗元件　　　8.1.2　矩形波導(dǎo)中的匹配負(fù)載　　　8.1.3　矩形波導(dǎo)中的衰減器與移相器　　8.2　同軸線中的基本元件　　　8.2.1　同軸線中的基本電抗元件　　　8.2.2　同軸線匹配負(fù)載　　8.3　微帶線中的基本元件　　　8.3.1　微帶線中的基本電抗元件　　　8.3.2　微帶匹配拐角及微帶式匹配負(fù)載　　8.4　傳輸線的激勵(lì)與耦合裝置　　　8.4.1　傳輸線激勵(lì)的基本原則和基本形式　　　8.4.2　傳輸線的激勵(lì)裝置　　8.5　分支元件　　　8.5.1　矩形波導(dǎo)分支接頭　　　8.5.2　微帶線三端口功率分配器　　8.6　定向耦合器　　　8.6.1　定向耦合器的技術(shù)指標(biāo)　　　8.6.2　雙孔定向耦合器的工作原理　　　8.6.3　矩形波導(dǎo)裂縫電橋　　　8.6.4　微帶線分支定向耦合器　　8.7　微波諧振器　　　8.7.1　微波諧振器的基本電參數(shù)　　　8.7.2　圓柱諧振腔　　　8.7.3　諧振腔　　　8.7.4　微帶諧振器　　　8.7.5　諧振器的激勵(lì)與耦合　　8.8　微波濾波器　　　8.8.1　濾波器的基本概念　　　8.8.2　集總參數(shù)濾波器　　　8.8.3　微波濾波器的實(shí)現(xiàn)　　8.9　微波鐵氧體器件　　　8.9.1　鐵氧體的特性　　　8.9.2　鐵氧體移相器　　　8.9.3　鐵氧體隔離器　　　8.9.4　鐵氧體環(huán)形器　　習(xí)題八　第9章　有源微波電路　　9.1　微波放大器　　　9.1.1　微波場(chǎng)效應(yīng)管　　　9.1.2　微波放大器的特性　　　9.1.3　小信號(hào)微波放大器　　　9.1.4　大功率微波放大器　　9.2　微波振蕩器　　　9.2.1　微波二極管振蕩器　　　9.2.2　微波晶體管振蕩器　　　9.2.3　微波振蕩器的特性　　9.3　微波混頻器　　　9.3.1　肖特基勢(shì)壘二極管　　　9.3.2　微波混頻器的混頻原理　　　9.3.3　混頻器的主要特性　　　9.3.4　典型的微波混頻電路　　9.4　微波控制器　　　9.4.1　pin二極管　　　9.4.2　pin管開關(guān)　　　9.4.3　pin管移相器　　9.5　微波集成電路　　　9.5.1　混合微波集成電路　　　9.5.2　單片微波集成電路　　習(xí)題九　第10章　天線基礎(chǔ)　　10.1　基本電振子　　　10.1.1　基本電振子的概念和場(chǎng)解　　　10.1.2　基本電振子的輻射特性　　　10.1.3　輻射功率與輻射電阻　　10.2　發(fā)射天線的電參數(shù)　　　10.2.1　效率　　　10.2.2　輸入阻抗　　　10.2.3　方向圖　　　10.2.4　方向性系數(shù)d　　　10.2.5　增益系數(shù)g　　　10.2.6　極化　　　10.2.7　有效長度le　　　10.2.8　工作頻帶寬度　　　10.2.9　功率容量　　10.3　接收天線　　　10.3.1　天線接收電磁波的物理過程　　　10.3.2　接收天線的電參數(shù)　　　10.3.3　弗利斯(friis)傳輸公式　　10.4　自由空間的對(duì)稱振子　　　10.4.1　對(duì)稱振子的輻射場(chǎng)　　　10.4.2　對(duì)稱振子的方向圖　　　10.4.3　對(duì)稱振子的輻射電阻和方向性系數(shù)　　　10.4.4　對(duì)稱振子的輸入阻抗　　10.5　天線陣的方向性　　　10.5.1　二元陣和方向圖相乘定理　　　10.5.2　導(dǎo)電平面對(duì)鄰近天線的影響　　　10.5.3　均勻直線陣　　　10.5.4　均勻直線邊射陣、端射陣、斜射陣　　10.6　常用天線與基本特點(diǎn)　　　10.6.1　垂直接地振子　　　10.6.2　引向天線　　　10.6.3　背射天線　　　10.6.4　螺旋天線　　　10.6.5　寬頻帶天線　　　10.6.6　波導(dǎo)縫隙天線　　　10.6.7　微帶天線　　　10.6.8　喇叭天線　　　10.6.9　旋轉(zhuǎn)拋物面天線　　　10.6.10　其他反射面天線　　習(xí)題十　第11章　電波傳播　　11.1　電波傳播的基本概念　　　11.1.1　電磁波頻譜　　　11.1.2　無線電波主要的傳播方式　　　11.1.3　無線電波在自由空間內(nèi)的傳播　　　11.1.4　傳輸媒質(zhì)對(duì)電波傳播的影響　　11.2　地波傳播　　　11.2.1　地球表面的電特性　　　11.2.2　地波傳播的基本特性　　　11.2.3　平面地上的地面波場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算　　　11.2.4　地下傳播與水下傳播　　　11.2.5　地波傳播特性　　11.3　天波傳播　　　11.3.1　電離層概況　　　11.3.2　電離層的介電特性　　　11.3.3　短波天波傳播　　　11.3.4　短波天波傳輸特性　　　11.3.5　短波傳播的基本特點(diǎn)　　11.4　視距傳播　　　11.4.1　自由空間電波傳播的菲涅耳區(qū)　　　11.4.2　傳播余隙　　　11.4.3　地面對(duì)電波傳播的影響　　　11.4.4　低空大氣層對(duì)電波傳播的影響　　習(xí)題十一　第12章　微波系統(tǒng)導(dǎo)論　　12.1　微波通信系統(tǒng)　　　12.1.1　衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述　　　12.1.2　通信鏈路功率估算　　　12.1.3　星載轉(zhuǎn)發(fā)器　　　12.1.4　地球站的通信設(shè)備　　12.2　微波雷達(dá)系統(tǒng)　　　12.2.1　雷達(dá)方程　　　12.2.2　脈沖雷達(dá)　　　12.2.3　測(cè)速雷達(dá)　　12.3　其他微波系統(tǒng)　　　12.3.1　微波輻射計(jì)　　　12.3.2　微波加熱　　習(xí)題十二　參考文獻(xiàn)　

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