天线与电波传播

第1章 矢量分析与场论 1 1.1 标量场与矢量场 1 1.1.1 标量和矢量 1 1.1.2 矢量的运算 2 1.2 三种常用坐标系 3 1.2.1 直角坐标系 3 1.2.2 圆柱坐标系 4 1.2.3 球坐标系 6 1.3 标量场与矢量场的性质 8 1.3.1 标量场的等值面与梯度 9 1.3.2 矢量场的通量与散度 12 1.3.3 矢量场的环流与旋度 17 1.4 无旋场、无散场与拉普拉斯运算 21 1.5 亥姆霍兹定理 24 习题 25 第2章 静电场 27 2.1 电荷及电荷守恒定律 27 2.2 库仑定律与电场强度 28 2.2.1 库仑定律 28 2.2.2 电场强度 29 2.3 电介质的极化 32 2.3.1 静电场中的介质 32 2.3.2 电位移矢量和高斯定律 33 2.4 静电场的基本方程与边界条件 35 2.4.1 静电场的基本方程 35 2.4.2 导体表面边界条件 35 2.4.3 介质分界面边界条件 36 习题 38 第3章 恒定电流的磁场 41 3.1 恒定电流与电流连续性 41 3.1.1 恒定电流 41 3.1.2 电流连续性原理 41 3.2 安培力定律、毕奥萨伐尔定律与磁感应强度 43 3.2.1 安培力定律与磁场 43 3.2.2 毕奥萨伐尔定律与磁感应强度 44 3.3 磁介质的磁化与磁场强度 48 3.3.1 磁介质的磁化 48 3.3.2 磁场强度 50 3.4 恒定电流磁场的基本方程与边界条件 51 3.4.1 恒定电流磁场的基本方程 51 3.4.2 磁介质分界面的边界条件 55 3.4.3 理想导体表面边界条件 57 3.4.4 理想介质分界面边界条件 57 习题 57 第4章 时变电磁场与电磁波 60 4.1 法拉第电磁感应定律与位移电流 60 4.1.1 电磁感应定律 60 4.1.2 全电流定律 62 4.2 麦克斯韦方程组 64 4.2.1 麦克斯韦方程组的积分形式 64 4.2.2 麦克斯韦方程组的微分形式 65 4.2.3 媒质的本构关系 65 4.3 电磁波与坡印廷矢量 67 4.3.1 电磁波的产生 67 4.3.2 坡印廷矢量 68 4.3.3 波动方程 70 4.4 时谐场的概念与复数表示 70 4.4.1 时谐电磁场 70 4.4.2 时谐电磁场的复数表示 71 4.4.3 亥姆霍兹方程 72 习题 73 第5章 平面电磁波 75 5.1 均匀平面波 75 5.1.1 波的基本概念 75 5.1.2 均匀平面波 75 5.1.3 平面波的表示 79 5.2 波的极化 80 5.2.1 波的极化 80 5.2.2 极化方式 80 5.3 媒质中的平面波 83 5.3.1 理想媒质中的平面波 83 5.3.2 损耗媒质中的平面波 84 5.3.3 良导体中的平面波 86 5.4 平面波的反射与透射 88 5.4.1 平面波的垂直入射 88 5.4.2 平面波的斜入射 91 习题 97 第6章 电波传播 99 6.1 电磁频谱的划分 99 6.1.1 电磁频谱 99 6.1.2 无线电波 100 6.2 电波传播基础 104 6.2.1 无线电波在自由空间的传播 104 6.2.2 大气对电波传播的影响 105 6.3 电波传播的方式 107 6.3.1 地面波传播 107 6.3.2 天波传播 114 6.3.3 视距传播 119 6.3.4 散射传播 125 6.3.5 星际传播 127 习题 128 第7章 天线基础知识 129 7.1 天线发展简史 129 7.2 天线的功能与分类 132 7.2.1 天线的功能 132 7.2.2 天线的分类 132 7.2.3 天线的组成与分析方法 133 7.3 天线的基本特性参数 133 7.3.1 天线的方向性 134 7.3.2 天线的效率 138 7.3.3 天线的增益 139 7.3.4 天线的阻抗 139 7.3.5 天线的极化 140 7.3.6 天线的工作带宽 141 7.3.7 天线的互易 142 7.3.8 天线的有效长度 142 7.4 天线的发射与接收 143 7.5 基本振子的辐射 145 7.5.1 电基本振子的辐射场 145 7.5.2 辐射场的划分 146 习题 148 第8章 线天线 150 8.1 对称振子天线 150 8.1.1 对称振子天线的结构与电流分布 150 8.1.2 对称振子的辐射场 151 8.1.3 长度对天线方向函数、方向图和波瓣宽度的影响 152 8.2 其他常用线天线 154 8.2.1 单极天线 154 8.2.2 加载天线 155 8.2.3 折合振子天线 157 8.2.4 螺旋天线 159 习题 161 第9章 口径天线 162 9.1 面天线的基本概念与惠更斯菲涅尔原理 162 9.1.1 面天线的基本概念 162 9.1.2 惠更斯菲涅尔原理 163 9.2 面元的辐射 164 9.2.1 磁基本振子 164 9.2.2 面元的辐射场 166 9.2.3 口径场与口径天线的等效面积 167 9.3 常见口径天线 170 9.3.1 缝隙天线 170 9.3.2 微带贴片天线 172 9.3.3 喇叭天线 177 9.3.4 抛物面天线 187 习题 190 第10章 阵列天线 191 10.1 阵列天线的方向性 191 10.1.1 方向性增强原理 191 10.1.2 天线阵影响方向性的因素 192 10.1.3 n元均匀直线式天线阵 194 10.2 常见直线式天线阵 195 10.2.1 边射阵 195 10.2.2 端射阵 196 10.3 相控阵天线 204 10.3.1 一维扫描阵 205 10.3.2 二维扫描阵 206 10.3.3 阵元间的互耦 208 10.4 八木天线 210 10.4.1 结构 210 10.4.2 原理 211 习题 214 参考文献 216