高等工程电磁理论PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

高等工程电磁理论PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

绪论1

0.1 本书目标1

0.2 本书定位1

0.3 无线通信系统的电磁与微波技术2

0.3.1 无线通信系统分层3

0.3.2 电磁传播层3

0.3.3 射频电路层4

0.3.4 天线层4

0.3.5 电磁散射层4

0.3.6 系统级参数层5

0.4 本书内容介绍5

0.4.1 第1章简介5

0.4.2 第2章简介5

0.4.3 第3章简介6

0.4.4 第4章简介6

0.4.5 第5章简介6

0.4.6 第6章简介6

0.4.7 第7章简介6

0.4.8 第8章简介7

第1章 场定律和边界条件8

引言8

1.1 电磁物理量8

1.1.1 场量和源量的划分8

1.1.2 瞬时量9

1.1.3 场量对应的电路量10

1.2 电磁学基本假设11

1.2.1 假设一：电荷的存在性11

1.2.2 假设二：电荷的守恒性11

1.2.3 假设三：洛伦兹力11

1.2.4 假设四：自由空间的场方程组11

1.2.5 假设五：物质中电磁场的宏观特性12

1.3 自由空间电磁场定律12

1.3.1 积分形式12

1.3.2 微分形式13

1.4 考虑磁荷和磁流时的场定律14

1.4.1 磁荷和磁流15

1.4.2 对称形式的场定律15

1.5 边界条件（一）：自由空间边界16

1.5.1 自由空间边界16

1.5.2 实例17

1.5.3 考虑磁荷磁流时的边界条件18

1.6 物质中的电磁场定律18

1.6.1 导体中的场定律19

1.6.2 电介质中的场定律19

1.6.3 磁介质中的场定律（安培电流模型）21

1.6.4 磁介质中的场定律（磁荷模型）22

1.6.5 一般物质中的场定律23

1.7 边界条件（二）：不同物质交界面24

1.7.1 两电介质交界面24

1.7.2 两磁介质交界面（安培电流模型）25

1.7.3 两磁介质交界面（磁荷模型）25

1.7.4 一般物质交界面25

1.7.5 对称形式的边界条件26

1.8 边界条件（三）：数学物理方程中的边界26

1.8.1 边界条件26

1.8.2 衔接条件27

1.8.3 自然边界27

1.8.4 初始条件27

1.9 边界条件（四）：实例28

1.9.1 静电场中的导体28

1.9.2 静电场中的电介质28

1.9.3 恒定电流场29

1.9.4 时变场中的理想介质29

1.9.5 时变场中的导电媒质30

1.9.6 恒定载流导体与空气交界面30

1.9.7 电壁和磁壁30

1.10 复数形式的场定律和边界条件31

1.10.1 复振幅和复矢量31

1.10.2 复数场定律33

1.10.3 复数边界条件34

习题一35

第2章 电磁储能和功率耗散37

引言37

2.1 洛伦兹力37

2.1.1 点电荷和磁荷受到的力37

2.1.2 分布电荷和磁荷受到的力37

2.2 场供给运动电荷与磁荷的功率38

2.2.1 场供给点电荷和磁荷的功率38

2.2.2 场供给分布电荷和磁荷的功率38

2.3 坡印廷定理38

2.3.1 自由空间的坡印廷定理38

2.3.2 物质中的坡印廷定理39

2.4 电场和磁场储存的能量41

2.4.1 空气平行板电容器储存的电能41

2.4.2 空芯单匝线圈电感器储存的磁能42

2.5 静态功率流传输与耗散43

2.6 极化能与电能45

2.6.1 极化能45

2.6.2 电能46

2.6.3 填充电介质的平行板电容器47

2.7 磁化能与磁能48

2.7.1 磁化能48

2.7.2 磁能49

2.7.3 填充磁介质的单匝线圈电感器50

2.8 本构关系和欧姆定律50

2.9 媒质的分类51

2.9.1 一般分类51

2.9.2 简单媒质52

2.9.3 广义线性媒质53

2.9.4 非线性媒质53

2.9.5 各向异性媒质53

2.9.6 双各向同性和双各向异性媒质54

2.10 复数电磁参量54

2.10.1 简单导电媒质的复介电常数54

2.10.2 广义线性媒质的复介电常数、复磁导率、复电导率56

2.11 广义的流量58

2.11.1 时变场和时谐场的流量58

2.11.2 媒质的阻抗率和导纳率59

2.11.3 流量的分类59

2.12 复数坡印廷定理60

2.12.1 正弦场的时间平均值60

2.12.2 简单媒质的复数坡印廷定理62

2.12.3 广义线性媒质的复数坡印廷定理63

习题二64

第3章 波的基本理论66

引言66

3.1 时谐电磁场的方程及解67

3.1.1 波动方程67

3.1.2 波函数68

3.2 无界空间的均匀平面波69

3.2.1 波动方程的一种可能解69

3.2.2 行波和线极化70

3.3 波的传播特性70

3.3.1 相位常数、相速度、相波长70

3.3.2 群速度和色散71

3.4 波的时空变化特征72

3.4.1 时间频率72

3.4.2 空间频率72

3.5 波数和波阻抗73

3.5.1 一般表示73

3.5.2 不同媒质的分类74

3.6 理想介质中的波75

3.6.1 四种独立平面波模式75

3.6.2 能量密度和功率流密度75

3.7 有耗媒质中的波76

3.7.1 良好介质76

3.7.2 良好导体77

3.8 极化方向相同而传播方向相反的两列平面波合成78

3.8.1 行波78

3.8.2 驻波79

3.8.3 行驻波80

3.9 极化方向正交而传播方向相同的两列平面波合成81

3.9.1 线极化、圆极化、椭圆极化81

3.9.2 用ax、ay、δ描述波的极化82

3.9.3 用ρ1、ρ2、α描述波的极化83

3.9.4 斯托克斯参数S0、S1、S2、S3和庞加莱极化球84

3.10 波的反射85

3.10.1 边界条件85

3.10.2 正入射86

3.11 斜入射87

3.11.1 特性波阻抗88

3.11.2 反射系数和折射系数89

3.11.3 全折射90

3.11.4 全反射91

3.12 传输线91

3.12.1 边界条件91

3.12.2 场方程92

3.12.3 同轴线的TEM模93

3.12.4 从场定律直接推导传输线方程94

3.13 波导96

3.13.1 边界条件96

3.13.2 场方程和解97

3.14 谐振腔100

3.14.1 边界条件100

3.14.2 场解和谐振条件100

3.15 辐射101

3.15.1 边界条件101

3.15.2 磁矢位和电标位的非齐次波动方程103

3.15.3 电流元104

3.16 波的一般复数表示和参量106

3.16.1 传播常数、相位常数、衰减常数106

3.16.2 波阻抗107

3.17 沿任意方向传播的平面波107

3.17.1 平面波解满足的场定律107

3.17.2 复数波矢量108

3.18 各向异性媒质中的平面波109

3.18.1 寻常波和非寻常波109

3.18.2 色散方程110

3.18.3 单轴媒质的色散方程111

3.19 kDB坐标系113

3.19.1 坐标系的构成114

3.19.2 场方程和色散方程116

习题三118

第4章 基本原理121

引言121

4.1 磁型源的引入121

4.1.1 磁荷和磁流121

4.1.2 密绕螺线管等效为磁偶极子123

4.1.3 小圆环电流等效为磁偶极子123

4.2 对偶原理124

4.2.1 对偶性和对偶量124

4.2.2 对偶原理的应用125

4.2.3 边界条件的对偶性127

4.3 唯一性定理127

4.3.1 任意时变场128

4.3.2 时谐场128

4.4 镜像原理130

4.4.1 电流元和磁流元对电壁的镜像131

4.4.2 垂直大地平面的电偶极子的场131

4.4.3 物质的镜像132

4.5 外加流和感应流132

4.5.1 无界平面外加流产生的场132

4.5.2 无界理想导体平面的感应流134

4.5.3 产生相同场的不同源135

4.6 等效原理136

4.6.1 等效原理的一般形式136

4.6.2 Love场等效原理137

4.6.3 只用切向电场或切向磁场表示的等效原理138

4.6.4 等效原理的应用：半空间的场139

4.7 感应原理140

4.7.1 一般形式140

4.7.2 理想导体平板的后向散射截面142

4.8 洛伦兹互易定理143

4.8.1 源对场的反应144

4.8.2 互易定理的导出144

4.8.3 特殊情况下的互易定理145

4.8.4 应用147

4.9 惠更斯原理148

4.9.1 用洛伦兹互易定理导出惠更斯原理149

4.9.2 惠更斯源在等效区域以外产生的场150

4.10 巴俾涅原理151

4.10.1 电屏与互补磁屏的巴俾涅原理152

4.10.2 其他形式的巴俾涅原理154

4.11 相似原理156

4.11.1 电磁学相似原理156

4.11.2 缩比模型的雷达散射截面158

习题四159

第5章 平面波163

引言163

5.1 解的构成164

5.1.1 用电磁矢量位表示一般解164

5.1.2 TM波165

5.1.3 TE波166

5.1.4 任意场的TM波和TE波分解166

5.2 平面波函数167

5.2.1 波函数分离变量167

5.2.2 谐函数的物理意义168

5.3 无界空间的平面波169

5.3.1 TEM波169

5.3.2 TM波170

5.3.3 TE波170

5.4 矩形波导171

5.4.1 TM波171

5.4.2 TE波172

5.5 矩形谐振腔172

5.5.1 TM波172

5.5.2 TE波173

5.6 备用模式组173

5.6.1 对y方向的TM波173

5.6.2 对y方向的TE波173

5.7 场的激励和模式展开174

5.7.1 孔隙激励174

5.7.2 流量激励175

5.8 平面波的产生176

5.8.1 远场条件176

5.8.2 紧缩场177

习题五178

第6章 柱面波180

引言180

6.1 波函数180

6.1.1 波动方程在柱坐标系下的解180

6.1.2 贝塞尔函数的物理性质181

6.1.3 TM波和TE波的一般表示183

6.2 柱形波导184

6.2.1 圆波导184

6.2.2 其他柱形波导186

6.3 环向波和径向波186

6.3.1 环向波186

6.3.2 径向波186

6.4 圆柱形谐振腔188

6.5 柱面波的源189

6.5.1 无限长交流丝189

6.5.2 较高阶的源190

6.6 二维辐射190

6.7 波的变换191

6.7.1 平面波和柱面波的变换191

6.7.2 柱面波的相加原理192

6.8 圆柱对平面波的散射194

6.8.1 电场方向平行于z轴194

6.8.2 电场方向垂直于z轴195

习题六195

第7章 球面波197

引言197

7.1 波函数197

7.1.1 波动方程在球坐标系下的解197

7.1.2 球贝塞尔函数198

7.1.3 勒让德函数199

7.1.4 TM波和TE波的一般表示200

7.2 球面上的正交关系202

7.2.1 m阶n次连带勒让德函数和带谐函数202

7.2.2 球谐函数和格谐函数202

7.3 球形波导204

7.3.1 空间作为波导204

7.3.2 其他径向波导204

7.4 谐振腔205

7.4.1 球形谐振腔205

7.4.2 其他谐振腔207

7.5 球面波的源208

7.5.1 电流元和磁流元208

7.5.2 电流元偶极子209

7.5.3 电流元四极子209

7.6 波的变换209

7.6.1 平面波和球面波的变换209

7.6.2 柱面波和球面波的变换210

7.6.3 球面波的相加原理210

习题七212

第8章 口径近场的多域分析214

引言214

8.1 口径近场计算的卷积法214

8.1.1 口面场卷积214

8.1.2 弦面场卷积215

8.1.3 一些讨论216

8.2 口径辐射的空域场217

8.2.1 矩形、椭圆形、内凹形口径217

8.2.2 口径面场连续锥削219

8.3 典型锯齿边缘口径221

8.3.1 等腰直边222

8.3.2 直角直边223

8.3.3 等腰曲边224

8.3.4 直角曲边226

8.4 口径近场辐射的相似性227

8.4.1 电尺寸不变的相似性227

8.4.2 电尺寸变化的相似性227

8.5 口径近场的特征谱231

8.5.1 问题的引入231

8.5.2 系统布局说明231

8.5.3 角域谱232

8.5.4 时域谱234

8.5.5 结论236

8.6 赋形电大尺寸口径近场的空域和角域特征236

8.6.1 问题的引入236

8.6.2 口径的空域场237

8.6.3 有限尺寸口径接收的平面波角谱239

8.6.4 观察面横向偏移对角谱的影响241

8.6.5 二维角谱变换和一维角谱变换的比较241

8.6.6 观察面的角域分辨率242

8.6.7 结论243

8.7 电大尺寸口径幅相不均匀性的近场空域和角域分析243

8.7.1 问题的引入243

8.7.2 系统布局和参数说明244

8.7.3 幅度锥削244

8.7.4 边缘赋形246

8.7.5 幅度或相位周期变化246

8.7.6 幅度或相位线性变化247

8.7.7 局部幅度或相位突变248

8.7.8 结论250

8.8 基于近场平面波角谱的紧缩场口径设计评估250

8.8.1 问题的引入250

8.8.2 系统布局和参数说明251

8.8.3 空域指标和角域指标的转换252

8.8.4 口径整体形状设计比较252

8.8.5 锯齿高度调节253

8.8.6 锯齿个数调节253

8.8.7 锯齿底边长度调节254

8.8.8 等腰锯齿和直角锯齿的比较255

8.8.9 评估区域的影响256

8.8.10 轴向观察位置变化257

8.8.11 二维幅度和相位比较258

8.8.12 结论259

8.9 赋形电大尺寸口径近场辐射的时域分析259

8.9.1 问题的引入259

8.9.2 卷积计算和时域分析原理260

8.9.3 平面波、柱面波、球面波假设261

8.9.4 口径内观察点的时域谱262

8.9.5 口径外观察点的时域谱263

8.9.6 口径直达波沿横向变化263

8.9.7 边缘绕射波沿横向变化264

8.9.8 口径直达波沿轴向变化264

8.9.9 边缘绕射波沿轴向变化265

8.9.10 结论265

8.10 基于近场时域谱的紧缩场口径优化设计266

8.10.1 问题的引入266

8.10.2 口径扩散效应266

8.10.3 口径整体形状267

8.10.4 口径场锥削267

8.10.5 直角直边锯齿268

8.10.6 直角曲边锯齿269

8.10.7 结论269

习题八269

附录271

附录A 常用数学公式271

附录B 不同坐标系的微分算符272

附录C 拉普拉斯方程的解273

附录D 特殊函数274

附录E 一些材料的电导率277

附录F 一些材料在不同频率下的相对介电常数277

名词索引表279

自测题286

自测题一286

自测题二287

自测题三288

自测题四290

自测题五291

自测题六293

自测题七295

自测题八296

自测题九298

考卷附常用公式说明300

电磁传播与天线实验302

实验一 电磁波和天线的极化302

实验二 线极化波、圆极化波、椭圆极化波的合成与检测306

参考文献309