《電磁場微波技術(shù)與天線》全面系地講解電磁場與電磁波、微波技術(shù)與天線的基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)和基本分析方法,并特別注重基本概念的闡述。全書共分11章:矢量分析、靜電場、恒定電流的電場、恒定電流的磁場、時變電磁場、無線電波的基本知識、微波傳輸線、金屬波導(dǎo)、微波網(wǎng)絡(luò)的基本概念與基本參數(shù)、微波元器件、天線基礎(chǔ)知識。每章末有本章提要,并附有一定數(shù)量的習(xí)題。
《電磁場微波技術(shù)與天線》可供高等院校理工科電子類微波技術(shù)專業(yè)、天線專業(yè)、無線電物理專業(yè)及相近專業(yè)專科生作為教材或教學(xué)參考書,也可供電子工程與通信工程技術(shù)人員或相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員自學(xué)參考。
針對目前全國各高校課程體系改革,電磁場微波技術(shù)系列課程的內(nèi)容調(diào)整較大,一方面課時壓縮,另一方面某些課程如天線、無線電波傳播等已不再單獨開設(shè),但按照專業(yè)要求,學(xué)生對相關(guān)知識應(yīng)有一定的掌握,本書就是針對這一要求編寫的。
本書從理論聯(lián)系實際出發(fā),把電磁場理論、微波技術(shù)與天線基本知識合并,構(gòu)成一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,體現(xiàn)了應(yīng)用型特色。在保持理論體系完整和嚴謹?shù)耐瑫r,精選教學(xué)內(nèi)容,盡量避開繁雜的推導(dǎo),既可以使專科生掌握學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)必備的基本知識和基本技能,又切合專科生能夠理解和運用的程度。在編寫過程中,盡可能地聯(lián)系實際工程技術(shù)的應(yīng)用,注意闡述物理概念,力求使讀者易學(xué)、易懂。除此之外,對傳統(tǒng)教材中的一些內(nèi)容進行了取舍,如平面波部分從電磁波波動的物理概念出發(fā),分析平面波的傳播特性,避開利用麥克斯韋方程進行數(shù)學(xué)推導(dǎo)的過程,同時略去了對平面波反射和透射的推導(dǎo)過程,僅從物理概念解釋,易于學(xué)生掌握。在天線基本知識中加入一些常用天線的介紹,拓寬學(xué)生的知識面,提高學(xué)生的應(yīng)用能力。
本書可供高等學(xué)校工科電類專業(yè)?粕x作教材,亦可用作從事雷達、通信、導(dǎo)航等相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的參考書。
本教材計劃學(xué)時數(shù)為92學(xué)時,全書共分為11章,包括矢量分析、電磁場電磁波理論、微波技術(shù)和天線基本知識4部分。第1章為矢量分析,著重討論了標量場的梯度、矢量場的散度和旋度,為研究電磁場提供必要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和工具。第2~6章為電磁場與電磁波理論部分。這一部分重點介紹了靜態(tài)場的性質(zhì)和基本解法,時變電磁場的基本方程組、邊界條件以及平面波的基本概念及傳播特性。第7~10章為微波技術(shù)部分,主要討論了均勻傳輸線理論、規(guī)則金屬波導(dǎo)、同軸線、微波網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和微波元器件,其中在金屬波導(dǎo)部分側(cè)重介紹了矩形波導(dǎo);在微波元器件一章中,從工程應(yīng)用的角度出發(fā),重點介紹了具有代表性的幾組微波無源元器件,主要包括連接匹配元件、功率分配元件、微波諧振元件、天線收發(fā)開關(guān)和鐵氧體器件。第11章為天線基本知識,主要敘述了天線的基本參量、天線輻射單元、天線陣基本知識、線天線、面天線及相控陣天線工作原理,其中線天線部分側(cè)重介紹了工程中常用的引向天線、槽縫天線和螺旋天線的工作原理,面天線部分著重介紹了喇叭天線、拋物面天線,并對微帶天線作了簡要介紹。上述四部分既相互聯(lián)系又相對獨立,使用本書作為教材時可根據(jù)不同的教學(xué)要求進行取舍。
本書由空軍工程大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院微波教研室長期從事電磁場與微波技術(shù)專業(yè)教學(xué)和科研的多名教員合作編寫完成,編寫組成員包括童創(chuàng)明教授、梁建剛副教授、鞠智芹副教授、張旭春副教授以及楊亞飛講師和丁爾啟講師等,童創(chuàng)明教授對全書進行了統(tǒng)稿。
緒論
第1章 矢量分析
1.1 矢量代數(shù)
1.2 三種常用的正交坐標系
1.3 標量場的梯度
1.4 矢量場的通量與散度
1.5 矢量場的環(huán)流與旋度
1.6 無旋場與無散場拉普拉斯運算
1.7 亥姆霍茲定理
小結(jié)
習(xí)題
第2章 靜電場
2.1 庫侖定律電場強度
2.2 靜電場的基本方程
2.3 泊松方程拉普拉斯方程
2.4 靜電場中的導(dǎo)體
2.5 介質(zhì)中的高斯定理
2.6 介質(zhì)分界面上的邊界條件
2.7 電場能量
2.8 格林定理唯一性定理
2.9 靜電場的解
小結(jié)
習(xí)題
第3章 恒定電流的電場
3.1 電流密度
3.2 恒定電流電場的基本方程
3.3 恒定電場的邊界條件
小結(jié)
習(xí)題
第4章 恒定電流的磁場
4.1 安培定律磁感應(yīng)強度
4.2 矢量磁位
4.3 磁場的通量和磁通量連續(xù)性原理
4.4 恒定磁場的旋度安培環(huán)路定律
4.5 標量磁位
4.6 恒定磁場的邊界條件
4.7 磁場能量和能量密度
小結(jié)
習(xí)題
第5章 時變電磁場
5.1 電磁感應(yīng)定律和全電流定律
5.2 麥克斯韋方程組
5.3 電磁場的邊界條件
5.4 電磁場的能量和能量傳播坡印亭矢量
5.5 標量位和矢量位
小結(jié)
習(xí)題
第6章 無線電波的基本知識
6.1 無線電波傳播的基本特性
6.2 無線電波的極化
6.3 無線電波傳播的基本規(guī)律
6.4 多波段無線電波傳播的特點
小結(jié)
習(xí)題
第7章 微波傳輸線
7.1 概述
7.2 傳輸線方程及其解的意義
7.3 傳播系數(shù)和特性阻抗
7.4 傳輸線的阻抗
7.5 反射系數(shù)與駐波系數(shù)
7.6 傳輸線的三種工作狀態(tài)
7.7 圓圖及其應(yīng)用
小結(jié)
第8章 金屬波導(dǎo)
8.1 概述
8.2 矩形波導(dǎo)
8.3 矩形波導(dǎo)中的其他型波
8.4 矩形波導(dǎo)的功率傳輸
8.5 波導(dǎo)的激勵與耦合
8.6 圓波導(dǎo)
8.7 同軸線
小結(jié)
習(xí)題
第9章 微波網(wǎng)絡(luò)的基本概念與基本參數(shù)
9.1 引言
9.2 微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
9.3 雙口微波網(wǎng)絡(luò)的各種矩陣形式
9.4 微波網(wǎng)絡(luò)的工作特性參數(shù)
小結(jié)
習(xí)題
第10章 微波元器件
10.1 概述
10.2 金屬短路活塞
10.3 波導(dǎo)的分支接頭和連接元件
10.4 阻抗匹配元件
10.5 功率分配器
10.6 定向耦合器
10.7 衰減器和移相器
10.8 微波諧振器與諧振窗
10.9 天線收發(fā)開關(guān)
10.10 微波濾波器
10.11 微波鐵氧體器件
小結(jié)
習(xí)題
第11章 天線基礎(chǔ)知識
11.1 概述
11.2 電基本振子的輻射場
11.3 對稱振子
11.4 天線陣的基本知識
11.5 引向天線介紹
11.6 槽縫天線介紹
11.7 螺旋天線介紹
11.8 面天線的基本知識
11.9 喇叭天線介紹
11.10 拋物面天線介紹
11.11 腰形天線介紹
11.12 微帶天線介紹
11.13 相控陣天線簡介
小結(jié)
習(xí)題
參考文獻