[正版]电磁波与天线 曹文权 清华大学出版社 电子通信电磁场电磁波微波天线

本书系统介绍电磁场与电磁波的基本概念和基础理论，帮助学生掌握天线与电波传播的基础知识，解决电磁工程应用中的实际问题。本书保持电磁场基础理论的系统性，具备了自主学习的拓展性。全书共10章，第1~4章介绍电磁场与电磁波的基本规律，包括数学基础——矢量分析，宏观电磁现象的总规律——麦克斯韦方程组，静态电磁场，均匀平面电磁波的规律——传播、反射与折射；第5~6章介绍传输线基础理论和典型传输线——规则金属波导；第7~10章主要介绍天线与电波传播知识，包括天线基础知识，电波传播基础知识，典型天线在短波通信、广播电视、移动通信和中继通信中的应用，以及新型人工电磁结构天线。 

本书配有数量合适的例题解析、课后习题、讲课视频、案例模型等，方便学生学习掌握。本书可以作为大学本科电子信息工程、通信工程等专业的教材，也可供从事天线技术、电波传播、射频技术、微波技术、电磁兼容技术的科研和工程技术人员参考。

曹文权，陆军工程大学副教授、博士生导师。江苏省和全军优秀博士学位论文获得者，国家公派新加坡国立大学访问学者，陆军工程大学“电磁波与天线”优质课程负责人。编写中英文专著各1部，参编教材多部；发表SCI/EI检索论文100余篇；主持近10项国家自然科学基金和军内外科研项目，科研成果获江苏省科学技术二等奖1项。

朱卫刚，陆军工程大学副教授。常年工作在教学科研一线，参与编写《电波与光波传输技术》《微波技术与天线》《微波工程测量》《电磁波与天线》等多部教材，具有丰富的教学经验。

邵尉，陆军工程大学副教授。发表学术论文60余篇，SCI收录10篇。授权国家发明专利6项。获军队科技进步三等奖3项。

（1） 引入国际标准和案例解答，注重培养学生场路分析能力，将电磁工程实践能力的培养课程化，体现工程教育新理念。

（2） 融合传统课程“电磁场与电磁波”“天线与电波传播”以及部分“微波技术”内容的新型教材。

（3） 紧跟电磁波与天线技术领域前沿热点问题，引入磁电偶极子、5G天线、新型人工电磁结构天线等内容，突出科学性和前沿性。

（4） 基于HFSS、CST等三维高频电磁仿真软件和MATLAB等商业数学软件进行模型设计和程序仿真，提供大量典型实例和相关数据图片，化抽象为具体，源自编者多年从事电磁场课程教学和指导学员科技创新的深厚积累。

（5） 配套60多个视频（时长600多分钟），包括知识点讲解、仿真模型、设计案例等，便于翻转课堂和自主学习，可扫描书中二维码观看。

（6） 配套40多道重要知识点的典型例题和166道课后习题，方便掌握核心内容；同时配套习题解答和实验教程，加深知识的理解和掌握，实现理论与实践的紧密结合，便于自主学习和进阶提升。

（7） 新形态教材，配套资源丰富，包括教学大纲、思政元素库、典型案例、PPT课件等，可扫描前言下方二维码下载。

第1章矢量分析

1．1三种常用坐标系

1．1．1直角坐标系

1．1．2圆柱坐标系

1．1．3球坐标系

1．1．4三种坐标系坐标变量之间的关系

1．1．5三种坐标系坐标单位矢量之间的关系

1．2矢量函数

1．2．1矢量表示法

1．2．2矢量函数

1．3标量函数的梯度

1．3．1标量场的等值面和等值线

1．3．2方向导数

1．3．3梯度

1．4矢量函数的散度

1．4．1矢量场的矢量线

1．4．2矢量场的通量

1．4．3散度

1．4．4高斯散度定理

1．5矢量函数的旋度

1．5．1矢量场的环量

1．5．2旋度

1．5．3斯托克斯定理

1．6矢量恒等式

1．6．1哈密顿一阶微分算子及恒等式

1．6．2哈密顿二阶微分算子及恒等式

1．7亥姆霍兹定理

1．7．1无旋场、无散场和调和场

1．7．2亥姆霍兹定理

习题

第2章电磁场的基本方程

2．1电磁场的源

2．1．1电荷及电荷密度

2．1．2电流和电流密度

2．1．3电荷守恒定律与电流的连续性方程

2．2电场强度

2．3磁感应强度

2．4法拉第电磁感应定律

2．5麦克斯韦方程组

2．6时变电磁场的边界条件

2．6．1磁场强度的边界条件

2．6．2电场强度的边界条件

2．6．3磁感应强度和电位移矢量的边界条件

2．7坡印廷定理

2．8谐变电磁场

2．8．1谐变电磁场的复数表示法

2．8．2麦克斯韦方程组的复数形式

2．8．3坡印廷矢量的复数形式

习题

第3章静态电磁场

3．1静电场

3．1．1静电场的基本方程

3．1．2静电场的边界条件

3．1．3电位函数

3．1．4电容

3．1．5电场能量

3．2恒定电流的电场

3．2．1恒定电场的基本方程

3．2．2恒定电流电场的边界条件

3．2．3恒定电流的电场与静电场的比拟

3．3恒定电流的磁场

3．3．1恒定磁场的基本方程和边界条件

3．3．2矢量磁位

3．3．3磁偶极子

3．3．4电感

3．3．5磁场的能量与能量密度

3．4静态场的边值问题

3．4．1静态场问题的类型和解法

3．4．2唯一性定理

3．4．3镜像法

3．4．4分离变量法

习题

第4章均匀平面波的传播、反射与折射

4．1理想介质中的均匀平面波

4．2均匀平面波的极化

4．2．1均匀平面波的椭圆极化

4．2．2均匀平面波的线极化

4．2．3均匀平面波的圆极化

4．3有耗媒质中的均匀平面波

4．3．1均匀平面波在有耗媒质中的电磁场

4．3．2有耗媒质中的传播特性

4．3．3良导电媒质中的平面波

4．4均匀平面波的反射与折射

4．4．1反射定律与折射定律

4．4．2均匀平面波垂直入射到理想导体表面

4．4．3均匀平面波垂直入射到理想介质表面

4．4．4均匀平面波斜入射到理想介质表面

4．4．5均匀平面波斜入射到理想导体表面

习题

第5章传输线理论

5．1引言

5．1．1传输线的分类

5．1．2传输线的分布参数和等效电路

5．2均匀传输线方程及其解

5．2．1传输线方程

5．2．2均匀传输线方程解

5．3均匀传输线的特性参数和工作参数

5．3．1传播常数

5．3．2特性阻抗

5．3．3相速和波长

5．3．4输入阻抗

5．3．5反射系数

5．3．6驻波比和行波系数

5．4无耗传输线的工作状态

5．4．1行波状态

5．4．2驻波状态

5．4．3行驻波状态

*5．5史密斯圆图

5．5．1阻抗圆图

5．5．2导纳圆图

5．6阻抗匹配

5．6．1阻抗匹配的概念

5．6．21/4波长阻抗变换器

5．6．3单支节匹配器

5．6．4双支节匹配器

习题

第6章规则金属波导

6．1纵向场方法

6．1．1纵向分量的亥姆霍兹方程

6．1．2横向分量用纵向分量表示

6．1．3空腔金属波导内的导波模式

6．1．4波导中电磁波的传输特性

6．2矩形波导

6．2．1矩形波导中的TE模

6．2．2矩形波导中的TM模

6．2．3矩形波导的传输特性

6．2．4矩形波导的主模TE10模

6．3圆形波导

6．3．1圆波导中的TE模

6．3．2圆波导中的TM模

6．3．3圆波导的传输特性

6．3．4圆波导中的三个主要模式

6．4同轴线

6．4．1TEM模

6．4．2同轴线中的高次模

6．4．3同轴线单模传输条件

*6．5其他波导

6．5．1脊波导

6．5．2椭圆波导

6．5．3鳍线

习题

第7章天线基础知识

7．1电磁波的辐射机理

7．1．1达朗贝尔方程的推导

7．1．2达朗贝尔方程的解

7．1．3滞后位及其物理意义

7．2电流元的辐射

7．2．1近区场

7．2．2远区场

7．2．3中间区

7．3磁流元的辐射

*7．4缝隙元的辐射

7．5惠更斯元的辐射

7．6天线的电参数

7．6．1方向特性

7．6．2阻抗特性

7．6．3带宽特性

7．6．4极化特性

7．7对称振子

7．7．1对称振子的辐射原理

7．7．2对称振子的电参数

7．7．3短振子

7．8天线的接收理论

7．8．1天线的最佳接收条件

7．8．2有效接收面积

7．8．3弗利斯传输公式

7．9天线阵

7．9．1二元天线阵

7．9．2均匀直线阵

*7．9．3非均匀直线阵

7．9．4天线阵的阻抗特性

7．10天线的镜像法应用

7．10．1天线的镜像理论

7．10．2基于镜像理论的实际天线应用

习题

第8章电波传播概论

8．1电波传播基础知识

8．1．1无线电波及传播环境

8．1．2电波传播的主要方式

8．1．3电波传播特点与规律

8．2地波传播

8．2．1地球表面特性

8．2．2地波传播特性

8．3天波传播

8．3．1电离层特性

8．3．2天波传播特性

8．3．3短波天波传播

8．4视距传播

8．4．1地面对视距传播的影响

8．4．2低空大气层对视距传播的影响

*8．5散射传播

8．5．1散射传播基本原理

8．5．2散射传播传输损耗分析

习题

第9章天线技术及其应用

9．1短波通信天线及其应用

9．1．1短波地波天线

9．1．2短波天波天线

9．2广播电视天线及其应用

9．2．1电视接收天线

9．2．2电视发射天线

9．3移动通信天线及其应用

9．3．1手持机(移动台)用天线

9．3．2基站台用天线

9．3．3移动通信天线的4G和5G应用场景

9．4中继通信天线及其应用

9．4．1口径天线的基本原理

9．4．2喇叭天线

9．4．3反射面天线

习题

*第10章新型人工电磁结构天线

10．1新型人工电磁结构的基本概念和理论分析

10．1．1新型人工电磁结构的基本概念

10．1．2新型人工电磁结构的等效媒质参数提取

10．1．3谐振型人工电磁结构的电磁特性分析

10．1．4非谐振型人工电磁结构的电磁特性分析

10．2新型人工电磁结构电小天线

10．3新型人工电磁结构电大天线

10．4新型人工电磁结构波束调控天线

习题

附录A部分习题参考答案

附录B重要公式

附录C常用材料参数表

附录D主要符号和单位

参考文献