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出版者:电子工业出版社

作者:王新稳，李萍，李

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:2006-12

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787121029929

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《电磁场理论与应用》：跨越基础与前沿的深度探索 图书概述： 《电磁场理论与应用》是一部全面而深入的教材与专著，旨在系统阐述经典电磁场理论的精髓，并聚焦于其在现代工程技术中的广泛应用。本书结构严谨，逻辑清晰，内容涵盖了从麦克斯韦方程组的数学基础到复杂介质中的电磁波传播、辐射与散射等核心议题。它不仅仅是对基础知识的复述，更注重引导读者建立起深刻的物理直觉和强大的工程分析能力，为后续深入研究如光电子学、射频电路、通信系统设计等前沿领域打下坚实的基础。 第一部分：基础构建——麦克斯韦方程组的数学与物理内涵 本书的开篇部分致力于为读者构建坚实的数学物理基础。我们首先从静电场和静磁场的基本概念入手，详细介绍了库仑定律、高斯定理、毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律等一系列基础定律。重点在于通过向量微积分（梯度、散度、旋度）来表述这些定律，并引入标量电位和矢量磁位，实现对场问题的规范化处理。 随后，本书的核心——时变电磁场被引入。麦克斯韦方程组的四个基本方程（积分形式和微分形式）被详细推导和剖析，揭示了变化的电场如何产生磁场，变化的磁场如何感应电场这一电磁现象的本质联系。我们着重讨论了位移电流的概念，这是理解电磁波传播的关键。 在数学工具方面，本书提供了详尽的背景知识，包括： 1. 矢量分析回顾： 笛卡尔、柱面和球坐标系下的矢量运算，以及线积分、面积分、体积分的计算方法。 2. 边界条件分析： 在导体、电介质界面上的电场、磁场强度的精确边界条件，这些条件是分析波导和天线结构的关键输入。 3. 亥姆霍兹方程： 阐述了如何从麦克斯韦方程组推导出适用于单一频率场的亥姆霍兹方程，为后续的波动分析奠定基础。 第二部分：电磁波的传播与规范——波动特性的深度解析 本部分将理论研究的焦点从静态场转向了动态的电磁波。 2.1 无源均匀介质中的平面波： 这是理解电磁波特性的起点。我们详细分析了在自由空间和具有损耗、色散特性的介质（如良导体、低损耗电介质）中，平面波的传播常数、相位速度、群速度、趋肤深度和传播衰减。波阻抗的概念被深入探讨，解释了不同介质界面反射与透射的菲涅耳公式及其物理意义。 2.2 极化现象： 电磁波的偏振态是其重要属性。本书系统地介绍了线偏振、圆偏振（左旋与右旋）和椭圆偏振的数学描述，以及如何通过琼斯矩阵来分析和转换偏振态。 2.3 导波结构： 离开了无限空间，电磁波必须被限制在特定结构内传播。本章聚焦于矩形波导和圆波导。我们严格推导了横电模（TE）、横磁模（TM）和横电磁模（TEM，仅在特定结构中存在）的截止频率、场分布和能量传输特性。对波导中模式的筛选、模式的耦合与损耗机制进行了深入讨论，这对于微波系统中的信号传输至关重要。 第三部分：辐射场与散射——工程应用的核心 理论的最终目的是指导设计与分析。第三部分将目光投向了电磁能量如何从结构中辐射出去，以及物体如何与入射电磁波相互作用。 3.1 低频辐射与基本单元： 引入了矢量势和辐射场的概念。首先分析了最简单的辐射源——电偶极子（如半波长偶极子），详细计算了其远场辐射方向图、输入阻抗和总辐射功率。随后，对磁偶极子（如小环天线）进行了对比分析。 3.2 阵列理论基础： 现代通信和雷达系统依赖于天线阵列来控制波束方向。本书系统讲解了N个单元阵列的方向图合成，重点分析了均匀激励和均匀间隔阵列的规律，并介绍了移相器对波束赋形的作用。对泰勒综合（Taylor Synthesis）等加权技术进行了初步介绍，用以控制旁瓣电平。 3.3 散射理论导论： 散射是雷达和遥感的基础。我们引入了瑞利散射和米氏散射的概念，并使用远场散射截面（RCS）这一核心参数来量化目标散射能力。 第四部分：数值方法与工程实践 为应对复杂几何结构带来的解析解困难，本书引入了当代电磁场计算的支柱性数值技术。 4.1 有限差分法（FDM）与有限差分时域法（FDTD）： 详细介绍了如何将麦克斯韦方程离散化到时域网格中，求解瞬态电磁场问题。FDTD方法因其处理宽带、非均匀结构的能力，被作为重点案例进行讲解，包括其稳定性和边界吸收条件的实现。 4.2 矩量法（MoM）： 主要用于分析导体结构（如天线和散射体）。本书讲解了如何将积分方程（如普朗克方程）转化为线性方程组，通过选择适当的基函数和测试函数求解电流分布。MoM在精确计算天线输入阻抗和近场分布方面具有显著优势。 4.3 其它重要方法简介： 简要介绍了有限元法（FEM）在分析复杂介质和谐振腔问题中的应用，以及物理光学法（PO）在分析大型散射体时的效率。 结语： 《电磁场理论与应用》旨在培养读者将抽象的场论语言转化为具体的工程设计参数的能力。本书的深度和广度确保了其不仅是高校本科高年级和研究生课程的理想教材，也是从事射频、微波、光电和电磁兼容（EMC）领域工程师的宝贵参考资料。通过对基础理论的扎实掌握和对主流数值工具的熟悉，读者将能够独立分析和解决从电磁兼容性测试到高效辐射系统设计的各类挑战。

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这本书给我的整体感觉就是“厚重”和“扎实”。它不是那种浮光掠影式的科普读物，而是真正深入到微波和天线技术的本质。作者在阐述理论时，非常注重数学推导的严谨性，但又不至于让读者望而却步。相反，他会在关键的地方进行详细的解释，帮助读者理解公式背后的物理意义。我尤其欣赏书中关于微波网络参数（S参数）的讲解，那部分内容对我理解微波电路的设计和仿真至关重要。作者通过图文并茂的方式，清晰地展示了S参数如何描述微波器件的特性，以及如何在实际应用中进行测量和分析。此外，书中关于辐射理论的章节，也写得非常出色。它不仅介绍了不同类型天线的辐射机理，还分析了天线增益、效率等关键参数的影响因素。这让我对天线的性能有了更深层次的认识，也为我今后进行天线选型和优化提供了重要的理论依据。这本书的篇幅虽长，但内容密度极高，每一页都充满了干货。我相信，通过认真研读这本书，能够极大地提升一个人在微波和天线领域的专业素养。

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老实说，我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为一个科研项目寻找一些相关的理论基础。这本书的出现，简直就像一场及时雨。虽然我之前也看过不少相关的技术文档，但很多都过于碎片化，缺乏系统性。而这本《微波技术与天线》，恰恰填补了这个空白。它就像一个巨大的知识宝库，将微波领域各个关键知识点梳理得井井有条。我特别欣赏书中对电磁场理论的阐述，那部分内容写得既有深度又不失严谨，对于理解微波的传播特性至关重要。作者在介绍波的传播时，不仅仅停留于理论公式，还穿插了大量的实际应用案例，比如雷达系统、卫星通信等等，这让原本抽象的理论变得鲜活起来。我花了很长时间去研究其中的章节，特别是关于微波器件的部分，比如放大器和混频器，书中对它们的原理和设计的讲解，都非常透彻。虽然我的研究方向更偏向于应用层面的算法，但对底层硬件的理解，无疑能为我的工作提供更坚实的支撑。这本书的深度和广度都让我感到惊喜，我相信它能为许多正在从事微波相关领域的研究者和工程师提供宝贵的参考。

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不得不说，《微波技术与天线》这本书的结构安排非常合理，它将原本庞杂的微波和天线知识体系，梳理得井井有条。作为一名初学者，我最担心的是知识点的跳跃和理解障碍。但这本书的设计，从基础的电磁场理论出发，逐步深入到微波器件和天线设计，每一步都衔接得很自然。我尤其喜欢书中关于微波传输线理论的章节，那部分的内容非常详实，作者不仅讲解了史密斯圆图的使用方法，还提供了大量的例题，让我能够动手实践，真正掌握这个强大的工具。这对于我这种需要处理高频信号的人来说，简直是福音。此外，书中关于天线互耦和阵列天线的内容，也给我留下了深刻的印象。作者通过清晰的数学推导和直观的图示，解释了这些复杂现象的本质，并且给出了实用的解决方案。读这本书，感觉就像在和一位经验丰富的导师对话，他总能在你感到困惑的时候，提供最恰当的指引。这本书不仅仅是一本教科书，更是一本解决问题的指南，对于所有对微波和天线感兴趣的人来说，都极具价值。

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这本书的封面设计就带着一种沉静的专业感，深蓝色的底色搭配银色的书名，仿佛宇宙中的星辰点点，又像是精密的电路板。翻开第一页，便被作者严谨的逻辑和清晰的条理所吸引。虽然我不是专业人士，但书中的讲解深入浅出，就像一位经验丰富的老师，循循善诱地引导你一步步理解那些看似高深的理论。比如，在介绍微波的产生原理时，作者并非直接抛出复杂的公式，而是先从电磁波的基本性质讲起，再逐步过渡到微波的独特之处，每一步都踩得很实在，让你有足够的时间去消化和理解。我尤其喜欢书中关于波导管的部分，那一段的插图和文字描述完美结合，让我这个之前对波导管只有模糊概念的人，也能清晰地看到电磁波在其中的传播路径，以及各种模式是如何形成的。甚至是一些概念，比如阻抗匹配，书里也用了非常贴切的比喻，比如水流的阻碍，让我这个非物理专业背景的人也感到豁然开朗。虽然我还没来得及深入钻研到天线的具体设计，但仅仅是前面的微波基础部分，就已经让我对这个领域产生了浓厚的兴趣。这本书的价值，不仅仅在于它传授了多少知识，更在于它激发了多少好奇心。

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刚拿到这本书时，我并没有抱太大的期待，毕竟“微波技术”和“天线”这两个词听起来就有些枯燥。然而，随着阅读的深入，我逐渐被这本书所展现的精妙所折服。作者的写作风格非常独特，他善于将复杂的概念用生动形象的语言来解释，仿佛在进行一场精彩的知识讲座。比如，在讲解微波的频率特性时，他会用日常生活中的一些例子来类比，比如收音机的调频，让我们很容易理解微波在不同频率下所表现出的不同行为。书中关于天线性能参数的介绍，更是写得细致入微。我之前对天线性能的一些指标，比如增益、方向图、阻抗等，只是一知半解，而这本书则将这些概念一一剖析，并且用图示清晰地展示了它们之间的关系。我尤其喜欢书中关于不同类型天线（如偶极子天线、螺旋天线、喇叭天线等）的讲解，作者会详细介绍每种天线的结构特点、工作原理以及各自的优缺点，并配以精美的三维模型图，这让我对各种天线有了直观的认识。这本书让我觉得，微波和天线并非遥不可及的科学，而是充满了智慧和创新的工程领域。

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