电磁波原理与微波工程基础
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前言

本书是为电子工程、通信工程、信息工程等非微波专业,开设与电磁场、微波技术、天线和电波传播等内容相关课程的使用教材,课时安排70~120学时。

本教材在结构体系上把内容分为三个模块:第一模块是电磁场与电磁波,第二模块是微波技术基础,第三模块是天线与电波。在知识点的衔接和内容展开方面,第一模块为第1~4章,先介绍数学工具——场论,然后介绍静电场、恒定电流场、静磁场等静态电磁场的基本概念,接着介绍时变电磁场中的麦克斯韦方程组、边界条件、波动方程、坡印亭定理、时谐电磁场。在此基础上引出平面电磁波概念,介绍均匀平面电磁波的传播特性和传播参数,电磁波的极化特性,电磁波在不同媒质交界面上的入射、反射和折射问题,以及平面电磁波在无界均匀有耗媒质中的基本传播特性。第二模块为第5~9章,是在前面电磁波概念的基础上引出并讨论导行电磁波的问题,首先介绍在矩形波导、圆波导、同轴线、微带和光纤等各种导波结构的传输线中,导行电磁波的一般数学求解方法,导行电磁波的模式结构及其传输特性。然后以双导线传输线为模型,介绍导行电磁波沿微波传输线纵向传输的电路分析方法:传输线基本理论,讨论传输线的分布参数、传输线方程、工作参数、工作状态、阻抗圆图和导纳圆图及阻抗匹配。之后将导行电磁波与传输线基本理论结合起来,引出并介绍微波网络理论,微波网络的等效问题,微波网络的阻抗、导纳、传输、散射矩阵。介绍基本电抗元件、分支元件、定向耦合器、微波谐振器、微波滤波器、微波铁氧体器件等微波无源器件,以及微波放大器、微波振荡器、微波混频器等微波有源器件。第三模块为第10、11章,由电磁波的辐射机理和传输线的基本知识出发,引出天线基本概念和辐射电磁波的场解,介绍发射天线和接收天线的工作原理和电参数,介绍阵列天线和振子天线、波导缝隙天线、微带天线、抛物面天线等典型常用天线原理和特性。然后介绍辐射的电磁波,即无线电波在实际的地球表面空间的一般传播特性,介绍地波传播、天波传播、视距传播等几种传播方式的基本原理和知识。最后在上述三个模块的基础上,介绍微波通信系统、微波雷达系统的工作原理,作为对本书知识的应用与综合。

上述对知识点的组织方式,是希望将电磁场的基本原理、微波技术基础、天线原理和电波传播的知识形成一个有机的整体,同时又便于根据具体课程的内容要求和学时要求合适安排教学内容。

本书由刘荧老师编写第1~4章,朱建清老师编写第5~8章,由柴舜连老师编写第9、12章以及第8章部分章节,杨虎老师编写第10、11章,朱建清老师负责全书编写的组织工作。在编写过程中,很多老师和同学对全书的编写工作给予了帮助,在此一并致谢。鉴于作者的水平有限,书中会存在有不少的错误,欢迎广大读者多多给予批评指正。

编者

2011年2月