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绪论1

第1章 矢量分析3

1.1 矢量代数3

1.1.1 矢量表示法与和差运算3

1.1.2 矢量的乘法4

1.1.3 三重积5

1.2 矢量场的通量与散度及散度定理6

1.2.1 矢量场的通量6

1.2.2 散度的定义与运算7

1.2.3 散度定理9

1.3 矢量场的环量、旋度及斯托克斯定理11

1.3.1 矢量场的环量11

1.3.2 旋度的定义与运算11

1.3.3 斯托克斯定理13

1.4 标量场的方向导数与梯度及格林定理15

1.4.1 标量场的方向导数与梯度15

1.4.2 格林定理17

1.5 亥姆霍兹定理19

1.5.1 散度和旋度的比较19

1.5.2 亥姆霍兹定理20

1.6 曲面坐标系21

1.6.1 圆柱坐标系21

1.6.2 球面坐标系22

1.6.3 三种坐标系的变换23

1.6.4 场论运算公式24

习题28

第2章 电磁场基本方程30

2.1 静态电磁场的基本定律和基本场矢量30

2.1.1 库仑定律和电场强度30

2.1.2 高斯定理与电通密度32

2.1.3 电流密度与电荷守恒定律36

2.1.4 毕奥-萨伐定律与磁通密度37

2.1.5 磁通连续性原理与安培环路定律及磁场强度40

2.2 法拉第电磁感应定律和全电流定律41

2.2.1 法拉第电磁感应定律41

2.2.2 位移电流和全电流定律42

2.2.3 全电流连续性原理44

2.3 麦克斯韦方程组45

2.3.1 麦克斯韦方程组的微分形式与积分形式45

2.3.2 本构关系和波动方程48

2.3.3 电磁场的位函数49

2.4 电磁场的边界条件52

2.4.1 一般情形52

2.4.2 两种常见情形53

2.5 坡印廷定理和坡印廷矢量56

2.5.1 坡印廷定理的推导和意义56

2.5.2 坡印廷矢量57

2.5.3 场与路的一些对应关系59

2.6 唯一性定理60

习题61

第3章 静电场及其边值问题的解法63

3.1 静电场基本方程与电位方程63

3.1.1 静电场基本方程63

3.1.2 电位定义64

3.1.3 电位方程65

3.2 静电场中的介质69

3.2.1 介质的极化69

3.2.2 介质中的高斯定理与相对介电常数70

3.3 静电场中的导体与电容72

3.3.1 静电场中的导体72

3.3.2 电容73

3.3.3 导体系的部分电容75

3.4 静电场的能量和电场力79

3.4.1 静电场的能量79

3.4.2 用场量表示的电场能量80

3.4.3 电场力80

3.5 静电场的边界条件83

3.5.1 ？和？的边界条件83

3.5.2 电位的边界条件84

3.6 静电场边值问题与镜像法87

3.6.1 静电场边值问题87

3.6.2 静电场唯一性定理87

3.6.3 镜像法88

3.7 分离变量法91

3.7.1 直角坐标系中的分离变量法91

3.7.2 圆柱坐标系中的分离变量法97

习题102

第4章 恒定电场和恒定磁场106

4.1 恒定电场106

4.1.1 恒定电场的基本方程106

4.1.2 恒定电场的边界条件107

4.1.3 静电比拟法107

4.2 恒定磁场的基本方程和边界条件109

4.2.1 恒定磁场的基本方程110

4.2.2 恒定磁场的边界条件110

4.3 恒定磁场的矢量磁位112

4.3.1 磁矢位？的定义与方程112

4.3.2 ？的微分方程与积分表示式113

4.3.3 ？的边界条件114

4.4 电感115

4.4.1 自感115

4.4.2 互感120

4.5 恒定磁场的能量和磁场力122

4.5.1 恒定磁场的能量122

4.5.2 磁场力124

习题125

第5章 时变电磁场和平面电磁波128

5.1 时谐电磁场的复数表示128

5.1.1 复数128

5.1.2 复矢量129

5.2 复数形式的麦克斯韦方程组130

5.2.1 复数形式的麦氏方程组130

5.2.2 复数形式的波动方程和边界条件131

5.3 复坡印廷矢量和复坡印廷定理132

5.3.1 复坡印廷矢量132

5.3.2 复坡印廷定理133

5.4 理想介质中的平面波135

5.4.1 平面波的电磁场135

5.4.2 平面波的传播特性137

5.4.3 电磁波谱140

5.5 导电媒质中的平面波141

5.5.1 导电媒质的分类141

5.5.2 平面波在导电媒质中的传播特性142

5.5.3 平面波在良导体中的传播特性及集肤深度和表面电阻147

5.5.4 电磁波对人体的热效应152

5.6 等离子体中的平面波153

5.6.1 等离子体的等效介电常数153

5.6.2 平面波在等离子体中的传播特性154

5.7 电磁波的极化155

5.7.1 线极化155

5.7.2 圆极化156

5.7.3 椭圆极化157

5.7.4 圆极化波的应用159

习题161

第6章 平面电磁波的反射与折射164

6.1 平面波对平面边界的垂直入射164

6.1.1 对理想导体的垂直入射164

6.1.2 对理想介质的垂直入射166

6.1.3 对多层边界的垂直入射171

6.2 平面波对理想导体的斜入射174

6.2.1 沿任意方向传播的平面波174

6.2.2 垂直极化波对理想导体的斜入射与快波176

6.2.3 平行极化波对理想导体的斜入射180

6.3 平面波对理想介质的斜入射182

6.3.1 相位匹配条件和斯奈尔定律182

6.3.2 菲涅耳公式185

6.4 全折射和全反射188

6.4.1 全折射188

6.4.2 全反射与慢波190

6.4.3 光纤通信193

习题194

第7章 电磁波的辐射与散射198

7.1 时谐电磁场的位函数198

7.1.1 时谐场位函数的定义与方程198

7.1.2 时谐场位函数的求解与格林函数198

7.2 电流元的辐射200

7.2.1 定义与其电磁场200

7.2.2 近区场202

7.2.3 远区场203

7.2.4 辐射方向图205

7.2.5 辐射功率和辐射电阻206

7.3 对偶原理及磁流元的辐射207

7.3.1 广义麦克斯韦方程组与对偶原理207

7.3.2 磁流元和小电流环的辐射208

7.4 等效原理与惠更斯元的辐射210

7.4.1 等效原理211

7.4.2 惠更斯元的辐射212

7.5 电磁波的散射214

7.5.1 散射场定义与瑞利散利214

7.5.2 雷达散射截面216

习题217

第8章 天线基础219

8.1 天线的功能与分类219

8.1.1 天线的功能219

8.1.2 天线的分类220

8.2 天线电参数和传输方程221

8.2.1 方向系数221

8.2.2 辐射效率和增益222

8.2.3 输入阻抗与带宽223

8.2.4 有效面积与传输方程223

8.3 对称振子227

8.3.1 对称振子的电流分布和远区场227

8.3.2 对称振子的方向图、辐射电阻和方向系数229

8.3.3 对称振子的输入阻抗231

8.4 天线阵232

8.4.1 二元边射阵与方向图乘积定理232

8.4.2 二元端射阵234

8.4.3 N元边射阵235

8.5 微带天线239

8.5.1 引言239

8.5.2 微带天线工作原理240

8.5.3 微带贴片天线分析241

8.6 抛物面天线244

8.6.1 抛物面的几何关系和几何光学特性244

8.6.2 口径天线的辐射场和方向性245

8.6.3 抛物面天线的方向图和方向系数249

8.7 互易定理与天线方向图的测试254

8.7.1 互易定理的一般形式254

8.7.2 收发天线方向图的互易性与方向图的测试255

习题256

第9章 射频传输线259

9.1 传输线中的导行电磁波259

9.1.1 纵向场法259

9.1.2 导行波的分类261

9.2 矩形波导及谐振腔263

9.2.1 TE波和TM波的电磁场分量263

9.2.2 TE波和TM波的传播特性267

9.2.3 TE10波269

9.2.4 谐振腔273

9.3 同轴线277

9.3.1 同轴线的传输特性277

9.3.2 同轴线的高次模279

9.4 微带线282

9.4.1 微带线的传输模式283

9.4.2 微带线的准静态特性参量283

9.5 双导线285

9.5.1 传输线方程及其解285

9.5.2 传播常数和特性阻抗287

9.6 端接负载的无耗传输线290

9.6.1 端接任意负载阻抗的无耗长线290

9.6.2 几种典型情形292

9.7 史密斯圆图与阻抗匹配295

9.7.1 史密斯圆图295

9.7.2 传输线匹配的意义299

9.7.3 传输线的阻抗匹配301

习题305

附录A 矢量分析公式308

A.1 矢量恒等式308

A.2 矢量微分算子309

A.3 坐标变换310

附录B 常用数学公式和常数311

B.1 三角函数311

B.2 双曲函数312

B.3 对数313

B.4 级数313

B.5 常数与换算314

附录C 符号和单位316

附录D 无线电频段划分318

附录E 国产矩形波导标准尺寸320

附录F 主要人名编年表322

参考文献323