電磁波原理與微波工程基礎

第1章　矢量運算與場論基礎　
　1.1　矢量運算　
　　1.1.1　矢量概念　
　　1.1.2　矢量的基本運算公式　
　　1.1.3　幾個常用矢量　
　1.2　場論基礎　
　　1.2.1　場的定義與分?　
　　1.2.2　場的數(shù)學表示式　
　　1.2.3　場的直觀表示方法　
　1.3　標量場的梯度　
　　1.3.1　方向導數(shù)　
　　1.3.2　梯度　
　1.4　矢量場的散度和旋度　
　　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　常用正交曲線坐標系　
　習題一　
第2章　靜態(tài)電磁場　
　2.1　靜電場　
　　2.1.1　真空中的靜電場　
　　2.1.2　靜電場的電位　
　　2.1.3　靜電場中的導體　
　　2.1.4　靜電場中的介質　
　　2.1.5　靜電場的能量　
　　2.1.6　靜電場的場方程和性質總結　
　2.2　恒定電流場　
　　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　電源及其電動勢　
　　2.2.5　電流連續(xù)性方程　
　　2.2.6　恒定電場　
　2.3　靜磁場　
　　2.3.1　真空中恒定電流的靜磁場　
　　2.3.2　靜磁場的磁矢位　
　　2.3.3　靜磁場中的媒質　
　　2.3.4　靜磁場的能量　
　　2.3.5　靜磁場的場方程和性質總結　
　習題二　
第3?　時變電磁場　
　3.1　麥克斯韋方程組　
　　3.1.1　法拉第電磁感應定律與感應電場　
　　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　電場的邊界條件　
　　3.2.2　磁場的邊界條件　
　　3.2.3　電磁場的邊界條件　
　　3.3　能量與能流密度　
　　3.3.1　時變電磁場的能量密度　
　　3.3.2　坡印亭矢量和坡印亭定理　
　3.4　時變電磁場的波動性　
　　3.4.1　波動方程　
　　3.4.2　波動性　
　3.5　時變電磁場的位函數(shù)　
　　3.5.1　標量位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　時諧電磁場　
　　3.6.1　時諧電磁場的瞬時表示式和復數(shù)表示式　
　　3.6.2　時諧電磁場的復數(shù)形式麥克斯韋方程組和結構方程、邊界條件　
　　3.6.3　時諧電磁場的復坡印廷矢量　
　　3.6.4　時諧電磁場的波動方程　
　　3.6.5　時諧電磁場的位函數(shù)　
　習題三　
第4章　平面電磁波　
　4.1　無界均勻理想媒質中的平面電磁波　
　　4.1.1　時諧波動方程的解——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系　
　　4.2.6　電磁波極化的工程應用　
　4.3　平面電磁波在不同媒質交界面上的反射和折射　
?　4.3.1　理想介質與理想介質交界面情況　
　　4.3.2　理想介質與理想導體交界面情況　
　4.4　無界均勻有耗媒質中的平面電磁波　
　　4.4.1　無界均勻導電媒質中的平面電磁波　
　　4.4.2　極化損耗媒質和磁化損耗媒質　
　　4.4.3　電磁波在理想介質與有耗媒質交界面的反射與折射　
　習題四　
第5章　導行電磁波　
　5.1　傳輸線中導行波的分析方法　
　　5.1.1　波導中電磁場的基本形式　
　　5.1.2　波導中的縱向場法　
　　5.1.3　波導中的模式分類　
　5.2　波導模式的?解及其特點　
　　5.2.1　波導中的tem?！?br />　　5.2.2　矩形波導中te模的求解　
　　5.2.3　矩形波導中tm模的求解　
　5.3　矩形波導中te、tm模的特點　
　　5.3.1　矩形波導te、tm模的傳輸特性與截止特性　
　　5.3.2　矩形波導te、tm模的傳波速度　
　　5.3.3　矩形波導te、tm模的波導波長　
　　5.3.4　矩形波導te、tm模的波阻抗　
　　5.3.5　矩形波導中的主模和高次?！?br />　　5.3.6　矩形波導截面尺寸的選擇　
　5.4　矩形波導中te10模　
　　5.4.1　te10模的場強表達式和傳輸特性參數(shù)　
　　5.4.2　矩形波導中te10模的場結構　
　　5.4.3　矩形波導中te10模的壁面電流　
　　5.4.4　te10模的傳輸功率　
　5.5　圓柱形波導中的導行波　
　　5.5.1　圓波導中的te?！?br />　　5.5.2　圓波導中的tm波　
　　5.5.3　圓波導中導行波的一般特性和尺寸選擇　
　　5.5.4　圓波導中常用的三種模式　
　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　平行雙導線傳?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?！?br />　5.9　帶狀線　
　　5.10　介質波導與光波導　
　　5.10.1　介質波導　
　　5.10.2　光波導　
　習題五　
第6章　微波傳輸線理論　
　6.1　傳輸線方程及其時諧穩(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　阻抗圓圖和導納圓圖　
　　6.4.1　反射系數(shù)圓　
　　6.4.2　阻抗圓圖　
　　6.4.3　導納圓圖　
　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　
　習題六　
第7章　微波網(wǎng)絡理論　
　7.1　微波網(wǎng)絡的等效　
　　7.1.1　模式電壓和模式電流的概念　
　　7.1.2　波導等效為雙導線傳輸線　
　　7.1.3　單端口網(wǎng)絡的負載特性　
　　7.1.4　單端口網(wǎng)絡的歸一化　
　7.2　雙端口網(wǎng)絡的阻抗、導納、傳輸矩陣　
　　7.2.1　阻抗矩陣和導納矩陣　
　　7.2.2　傳輸矩陣　
　7.3　雙端口網(wǎng)絡的散射矩陣　
　　7.3.1　微波網(wǎng)?散射參數(shù)的概念　
　　7.3.2　散射參數(shù)的基本性質　
　7.4　網(wǎng)絡參數(shù)的相互關系　
　7.5　多端口微波網(wǎng)絡　
　習題七　
第8章　微波元器件　
　8.1　矩形波導中的基本元件　
　　8.1.1　矩形波導中的基本電抗元件　
　　8.1.2　矩形波導中的匹配負載　
　　8.1.3　矩形波導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載　
　8.4　傳輸線的激勵與耦合裝置　
　　8.4.1　傳輸線激勵的基本原則和基本形式　
　　8.4.2　傳輸線的激勵裝置　
　8.5　分支元件　
　　8.5.1　矩形波導分支接頭　
　　8.5.2　微帶線三端口功率分配器　
　8.6　定向耦合器　
　　8.6.1　定向耦合器的技術指標　
　　8.6.2　雙孔定向耦合器的工作原理　
　　8.6.3　矩形波導裂縫電橋　
　　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　
　習題八　
第9章　有源微波電路　
　9.1　微波放大器　
　　9.1.1　微波場效應管　
　　9.1.2　微波放大器的特性　
　　9.1.3　小信號微波放大器　
　　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　
　　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　
　習題九　
第10章　天線基礎　
　10.1　基本電振子　
　　10.1.1　基本電振子的概念和場解　
　　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　自由空間的對稱振子　
　　10.4.1　對稱振子的輻射場　
　　10.4.2　對稱振子的方向圖　
　　10.4.3　對稱振子的輻射電阻和方向性系數(shù)　
　　10.4.4　對稱振子的輸入阻抗　
　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　導電平面對鄰近天線的影響　
　　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　
　　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　波導縫隙天線　
　　10.6.7　微帶天線　
　　10.6.8　喇叭天線　
　　10.6.9　旋轉拋物面天線　
　　10.6.10　其他反射面天線　
　習題十　
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的傳播　
　　11.1.4　傳輸媒質對電波傳播的影響　
　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強計算　
　　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　
　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　地面對電波傳播的影響　
　　11.4.4　低空大氣層對電波傳播的影響　
　習題十一　
第12章　微波系統(tǒng)導論　
　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　星載轉發(fā)器　
　　12.1.4　地球站的通信設備　
　12.2　微波雷達系統(tǒng)　
　　12.2.1　雷達方程　
　　12.2.2　脈沖雷達　
　　12.2.3　測速雷達　
　12.3　其他微波系統(tǒng)　
　　12.3.1　微波輻射計　
　　12.3.2　微波加熱　
　習題十二　
參考文獻