電磁場(chǎng)與電磁波

內(nèi)容概要

《高等院校信息與通信工程系列教材:電磁場(chǎng)與電磁波》共分9章，主要內(nèi)容安排如下：第1章介紹正交坐標(biāo)系和矢量分析的基本方法、基本定理；第2章分析靜電場(chǎng)、恒定電場(chǎng)的基本方程及其性質(zhì)，討論靜態(tài)電場(chǎng)的邊界條件，介紹電位、電偶極子、靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體及電容、電場(chǎng)能量及電場(chǎng)力等；第3章分析恒定磁場(chǎng)的基本方程及其性質(zhì)，討論恒定磁場(chǎng)的邊界條件，介紹矢量磁位、電感、磁場(chǎng)能量及磁場(chǎng)力等；第4章介紹靜態(tài)場(chǎng)的邊值問(wèn)題，闡述鏡像法、分離變量法、有限差分法及其應(yīng)用等；第5章以麥克斯韋方程組為核心研究時(shí)變電磁場(chǎng)的性質(zhì)，并分析其邊界條件，介紹坡印亭矢量、交變場(chǎng)的位等；第6章介紹平面電磁波在無(wú)界媒質(zhì)中的傳播，包括平面波的性質(zhì)、電磁波的極化、平面波在良介質(zhì)及良導(dǎo)體中的傳播特性等，并介紹時(shí)域有限差分法；第7章研究電磁波在理想導(dǎo)體表面、理想介質(zhì)分界面及導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的反射和折射，分析入射空間及透射空間場(chǎng)的性質(zhì)，并介紹菲涅耳公式、人工電磁材料等；第8章介紹導(dǎo)行電磁波的種類、雙導(dǎo)體傳輸線的性質(zhì)，分析波導(dǎo)管中電磁場(chǎng)的分布規(guī)律、電磁波的傳播特性，介紹導(dǎo)波傳輸系統(tǒng)、諧振腔的基本應(yīng)用及基片集成波導(dǎo)的概念；第9章介紹電磁波的輻射，包括電偶極子、磁偶極子輻射、電磁場(chǎng)的對(duì)偶性、對(duì)稱振子天線的輻射特性、天線基本參數(shù)及應(yīng)用等。

作者簡(jiǎn)介

張洪欣，北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，電子工程學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，通信與微波工程研究室主任。兼任國(guó)家自然科學(xué)基金同行評(píng)議專家、教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心評(píng)議專家、中國(guó)電子學(xué)會(huì)DSP應(yīng)用專家委員會(huì)委員、北京電子電器協(xié)會(huì)電磁兼容分會(huì)委員、中國(guó)通信學(xué)會(huì)電磁兼容分會(huì)委員、中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)自由基預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)審專家、工信部科技人才庫(kù)專家、江蘇省科技計(jì)劃評(píng)審專家、浙江省自然科學(xué)基金評(píng)議專家、IET高級(jí)會(huì)員。長(zhǎng)期從事無(wú)線通信、信號(hào)與信息處理、微波工程與電磁兼容、生物電子等領(lǐng)域的教學(xué)和研究工作。先后開(kāi)設(shè)“電磁場(chǎng)與電磁波”、“物理光學(xué)”、“計(jì)算電磁學(xué)的數(shù)值方法”、“生物電子學(xué)”、“通信原理”、“計(jì)算機(jī)原理”、“電路分析”、“數(shù)字電路技術(shù)”、“電工測(cè)量”等多門(mén)本科生及研究生課程。發(fā)表學(xué)術(shù)論文140余篇，其中SCI檢索20余篇、EI檢索80余篇。主持及主研國(guó)家級(jí)、省部級(jí)及企業(yè)合作科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)，出版著作2部，主審教材1部，編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)1部。獲得優(yōu)秀論文獎(jiǎng)5項(xiàng)、教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)。

書(shū)籍目錄

緒論 第1章矢量分析 1.1矢量代數(shù) 1.1.1標(biāo)量和矢量 1.1.2矢量的加法和減法 1.1.3矢量的乘法 1.2三種常用的坐標(biāo)系 1.2.1正交坐標(biāo)系 1.2.2直角坐標(biāo)系 1.2.3圓柱坐標(biāo)系 1.2.4球坐標(biāo)系 1.3標(biāo)量場(chǎng)的梯度 1.3.1標(biāo)量場(chǎng)的等值面 1.3.2方向?qū)?shù) 1.3.3梯度 1.4矢量場(chǎng)的通量與散度 1.4.1通量 1.4.2散度 1.4.3散度定理 1.5矢量場(chǎng)的環(huán)量與旋度 1.5.1環(huán)量 1.5.2旋度 1.5.3斯托克斯定理 1.6無(wú)旋場(chǎng)與無(wú)散場(chǎng) 1.6.1無(wú)旋場(chǎng) 1.6.2無(wú)散場(chǎng) 1.7拉普拉斯運(yùn)算與格林定理 1.7.1拉普拉斯運(yùn)算 1.7.2格林定理 1.8亥姆霍茲定理 1.9沖擊函數(shù)及其性質(zhì) 習(xí)題 第2章靜電場(chǎng)與恒定電場(chǎng) 2.1庫(kù)侖定律與電場(chǎng)強(qiáng)度 2.1.1庫(kù)侖定律 2.1.2電場(chǎng)強(qiáng)度及其疊加原理 2.2電場(chǎng)強(qiáng)度的通量和散度 2.2.1電場(chǎng)強(qiáng)度的通量 2.2.2電場(chǎng)強(qiáng)度的散度 2.3電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)量及旋度 2.3.1電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)量 2.3.2電場(chǎng)強(qiáng)度的旋度 2.4靜電場(chǎng)的電位函數(shù) 2.4.1電場(chǎng)強(qiáng)度與電位函數(shù) 2.4.2電位函數(shù)的表達(dá)式 2.5電偶極子 2.5.1電偶極子的電位函數(shù) 2.5.2電偶極子靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 2.5.3電偶極子靜電場(chǎng)的等位面和電場(chǎng)線 2.6靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和介質(zhì) 2.6.1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 2.6.2靜電場(chǎng)中的介質(zhì) 2.6.3介質(zhì)中電位移矢量的通量和散度 2.6.4電位移矢量與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系 2.7泊松方程與拉普拉斯方程 2.8靜電場(chǎng)的邊界條件 2.8.1 電位移矢量的法向邊界條件 2.8.2電場(chǎng)強(qiáng)度的切向邊界條件 2.8.3電位函數(shù)的邊界條件 2.9導(dǎo)體系統(tǒng)的電容 2.9.1雙導(dǎo)體及孤立導(dǎo)體的電容 2.9.2多導(dǎo)體的電容系數(shù)與部分電容 2.10靜電場(chǎng)的能量與靜電力 2.10.1靜電場(chǎng)的能量 2.10.2靜電場(chǎng)的能量密度 2.10.3靜電力 2.11恒定電場(chǎng) 2.11.1電流與電流密度矢量 2.11.2恒定電場(chǎng)的基本性質(zhì) 2.11.3恒定電場(chǎng)的邊界條件 2.11.4靜電場(chǎng)比擬法與電導(dǎo) 2.11.5損耗功率與焦耳定律 習(xí)題 第3章恒定磁場(chǎng) 3.1恒定磁場(chǎng)的基本定律 3.1.1安培力定律 3.1.2畢奧一薩伐爾定律 3.2真空中的恒定磁場(chǎng)方程 3.2.1恒定磁場(chǎng)的散度及磁通連續(xù)性原理 3.2.2恒定磁場(chǎng)的旋度及安培環(huán)路定理 3.2.3恒定磁場(chǎng)的位函數(shù)及其方程 3.3磁偶極子與介質(zhì)的磁化 3.3.1磁偶極子及其矢量磁位 3.3.2介質(zhì)的磁化 3.3.3介質(zhì)中的恒定磁場(chǎng)方程 3.4恒定磁場(chǎng)的邊界條件 3.4.1磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向邊界條件 3.4.2磁場(chǎng)強(qiáng)度的切向邊界條件 3.4.3恒定磁場(chǎng)位函數(shù)的邊界條件 3.5電感 3.5.1 自電感 3.5.2互電感 3.5.3電感的計(jì)算 3.6恒定磁場(chǎng)的能量和磁場(chǎng)力 3.6.1恒定磁場(chǎng)的能量及能量密度 3.6.2恒定磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力 習(xí)題 第4章靜態(tài)場(chǎng)的邊值問(wèn)題及其解法 4.1邊值問(wèn)題的類型及唯一性定理 4.1.1邊值問(wèn)題的分類 4.1.2靜電場(chǎng)解的唯一性定理 4.2分離變量法 4.2.1直角坐標(biāo)系中的分離變量法 4.2.2圓柱坐標(biāo)系中的分離變量法 4.2.3球坐標(biāo)系中的分離變量法 4.3鏡像法 4.3.1平面鏡像 4.3.2球面鏡像 4.4有限差分法 4.4.1有限差分法基本原理 4.4.2有限差分法的基本實(shí)現(xiàn)方法 習(xí)題 第5章時(shí)變電磁場(chǎng) 5.1麥克斯韋方程組 5.1.1麥克斯韋第一方程 5.1.2麥克斯韋第二方程 5.1.3麥克斯韋第三方程 5.1.4麥克斯韋第四方程 5.1.5麥克斯韋方程組的形式 5.1.6媒質(zhì)的本構(gòu)方程 5.2時(shí)變電磁場(chǎng)的邊界條件 5.2.1法向場(chǎng)的邊界條件 5.2.2切向場(chǎng)的邊界條件 5.3 時(shí)諧電磁場(chǎng)及麥克斯韋方程組的復(fù)數(shù)形式 5.3.1時(shí)諧電磁場(chǎng)的復(fù)數(shù)形式 5.3.2麥克斯韋方程組的復(fù)數(shù)形式 5.4時(shí)變電磁場(chǎng)的能量及功率 5.4.1坡印亭定理 5.4.2復(fù)坡印亭矢量及平均坡印亭矢量 5.5時(shí)變電磁場(chǎng)的唯一性定理 5.6 電磁場(chǎng)的位函數(shù)及波動(dòng)方程 習(xí)題 第6章無(wú)界媒質(zhì)中的均勻平面波 6.1理想介質(zhì)中的均勻平面波 6.1.1亥姆霍茲方程與均勻平面波 6.1.2理想介質(zhì)中均勻平面波的特性 6.1.3理想介質(zhì)中均勻平面波的一般表達(dá)式 6.2電磁波的極化 6.2.1線極化 6.2.2圓極化 6.2.3橢圓極化 6.2.4極化波的合成與分解 6.3導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波 6.3.1 導(dǎo)電媒質(zhì)中的波動(dòng)方程與均勻平面波 6.3.2導(dǎo)電媒質(zhì)中均勻平面波的特性 6.3.3良介質(zhì)與良導(dǎo)體 6.3.4趨膚效應(yīng) 6.3.5表面阻抗、交流電阻 6.3.6損耗功率 6.4時(shí)域有限差分法 6.4.1麥克斯韋方程的差分格式 6.4.2 UPML吸收邊界條件 習(xí)題 第7章均勻平面波在分界面的反射與折射 7.1平面波垂直入射到理想導(dǎo)體表面 7.2平面波垂直入射到理想介質(zhì)間的分界面 7.3平面波斜入射到理想導(dǎo)體表面 7.3.1垂直極化波斜入射 7.3.2平行極化波斜入射 7.4平面波斜入射到理想介質(zhì)間的分界面 7.4.1平行極化波斜入射 7.4.2垂直極化波斜入射 7.4.3全折射、全反射與表面波 7.5平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的反射與折射 7.6人工電磁材料 7.6.1負(fù)折射效應(yīng) 7.6.2完美透鏡效應(yīng) 7.6.3負(fù)相速度 7.6.4逆多普勒頻移 7.6.5逆切倫科夫輻射 7.6.6完美吸波材料 習(xí)題 第8章導(dǎo)行電磁波 8.1導(dǎo)行電磁波傳播模式及其傳播特性 8.1.1 TEM波 8.1.2 TM波 8.1.3 TE波 8.2雙導(dǎo)體傳輸線 8.2.1平行雙線傳輸系統(tǒng) 8.2.2同軸傳輸線 8.2.3微帶線  8.3矩形波導(dǎo) 8.3.1矩形波導(dǎo)中的TM波 8.3.2矩形波導(dǎo)中的TE波 8.3.3簡(jiǎn)并模、主模及單模傳輸 8.3.4矩形波導(dǎo)的傳播特性參數(shù)及傳輸功率 8.4 圓波導(dǎo) 8.4.1圓波導(dǎo)中的TM波 8.4.2 圓波導(dǎo)中的TE波 8.4.3圓波導(dǎo)的傳播特性 8.4.4圓波導(dǎo)的幾種主要波型 8.5諧振腔 8.5.1諧振腔的基本參數(shù) 8.5.2矩形諧振腔 8.5.3圓諧振腔 8.6基片集成波導(dǎo) 習(xí)題 第9章電磁輻射 9.1滯后位 9.2電偶極子的輻射 9.2.1 電偶極子電磁場(chǎng)的激發(fā)與輻射 9.2.2電偶極子的輻射場(chǎng) 9.3磁偶極子的輻射 9.4電與磁的對(duì)偶原理 9.5對(duì)稱振子天線 9.5.1對(duì)稱振子天線上的電流分布 9.5.2對(duì)稱振子天線的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng) 9.6天線的基本參數(shù) 9.6.1方向性函數(shù)、方向圖與方向性系數(shù) 9.6.2輸入阻抗與駐波比 9.6.3極化 9.6.4效率 9.6.5增益 9.6.6波瓣寬度 9.6.7前后比和副瓣電平 9.6.8有效長(zhǎng)度與頻帶寬度 習(xí)題 附錄A矢量基本運(yùn)算公式 附錄B洛倫茲規(guī)范 附錄C無(wú)線電頻段劃分 附錄D常用導(dǎo)體材料的參數(shù) 附錄E常用介質(zhì)材料的參數(shù) 附錄F常用物理常數(shù) 附錄G一維吸收邊界條件UPML的實(shí)現(xiàn) 附錄H習(xí)題參考答案 參考文獻(xiàn)

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《高等院校信息與通信工程系列教材:電磁場(chǎng)與電磁波》以基本電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律為基礎(chǔ)，分析和闡述電磁場(chǎng)與電磁波的基本概念、原理及其基本應(yīng)用，注重展現(xiàn)電磁場(chǎng)理論與微波技術(shù)領(lǐng)域的最新科技成果?！陡叩仍盒Ｐ畔⑴c通信工程系列教材:電磁場(chǎng)與電磁波》可以作為電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、通信工程、電磁場(chǎng)與無(wú)線技術(shù)等專業(yè)的教材，也可供從事電波傳播、射頻技術(shù)、微波技術(shù)、電磁兼容技術(shù)的科研和工程技術(shù)人員參考。

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