Electromagnetic Theory for Microwaves and Optoelectronics 2008 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Zhang, Keqian (EDT)/ Li, Dejie (EDT)

出品人:

页数:711

译者:

出版时间:

价格:229

装帧:

isbn号码:9783540742951

丛书系列:

图书标签:

Electromagnetic Theory
Microwaves
Optoelectronics
Electromagnetics
Wave Propagation
Antennas
Optical Physics
Photonics
Engineering Electromagnetics
RF Engineering

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具体描述

现代工程中的电磁场与波：从基础原理到先进应用本书深入探讨了电磁场理论在现代工程科学，特别是涉及高频、射频和光电子学领域的关键应用。全书结构清晰，逻辑严密，旨在为读者建立坚实的理论基础，并使其能够应对复杂的实际工程挑战。第一部分：电磁学的基本框架与矢量分析本部分首先回顾了麦克斯韦方程组在不同介质中的形式，强调了它们作为描述所有经典电磁现象核心定律的地位。我们将详细剖析静电学和静磁学问题，包括电势、磁标量势以及边界条件的应用。矢量微积分的复习与应用：重点阐述了散度、旋度和梯度在三维空间中的物理意义，并将其应用于电磁场强度的描述。场的线积分、面积分和体积分的计算方法被细致讲解，为后续的麦克斯韦方程积分形式和通量分析奠定基础。材料的电磁特性：深入分析了电介质、导体和磁性材料的宏观电磁响应。介电常数、磁导率和电导率的概念被清晰界定，并探讨了在均匀场和非均匀场中，这些材料界面处的电磁场行为。特别是，库仑定律和安培定律在不同边界条件下的具体应用，如导体表面的电荷分布和磁场的畸变，被置于核心地位。第二部分：时变场的动力学与波动传播本部分是全书的重点，侧重于时变电磁场如何产生和传播电磁波，这是微波和光电子学的基石。麦克斯韦方程的微分形式及其物理含义：对四个偏微分方程进行详细推导和解读，明确了位移电流的必要性以及电场和磁场之间的动态耦合关系。法拉第电磁感应定律和安培-麦克斯韦定律在时间维度上的相互作用被深入剖析。平面电磁波的产生与传播：详细分析了在理想、无损、均匀介质中平面波的传播特性。波的相位常数、衰减常数、特性阻抗以及波阻抗与介质参数的关系被系统地推导和讨论。电场、磁场、能量流（坡印廷矢量）之间的相位关系和正交性是本节的关键。能量、动量与辐射：坡印廷定理的推导及其在分析电磁功率传输中的应用被详尽阐述。电磁场的能量密度和平均能量密度计算方法被提供。随后，本书引入了电磁辐射的概念，探讨了波在空间中能量传输的物理机制。第三部分：导引结构中的电磁波：传输线与波导本部分将理论与工程实践紧密结合，聚焦于能量如何在特定的结构中被高效传输和限制。传输线理论基础：从集总元件模型（Lumped Element Model）出发，推导出分布参数模型。详细分析了传输线上的电压和电流的分布，引入了电压驻波比（VSWR）、反射系数和回波损耗等关键性能指标。史密斯圆图作为分析和设计工具，被全面介绍和应用，包括阻抗匹配的设计流程。导波理论与模式分析：深入探讨了在矩形波导、圆波导和介质波导（如光纤的简化模型）中的电磁场分布。导波的截止频率、传播常数和模式（TE、TM、TEM）的物理特性被详细分析。重点区分了波导中场分量的形成机理以及何为“主模”。谐振腔：讨论了电磁波在封闭腔体内的驻波现象，分析了不同几何形状谐振腔的固有频率和品质因数（Q值）的计算方法，这对于设计滤波器和振荡器至关重要。第四部分：辐射与天线基础本部分将焦点从能量传输转向能量的有效辐射。基本辐射单元：详细分析了理想化的辐射源，如电流元（赫兹偶极子）和有限长度的偶极子天线。场分布、辐射方向图（包括主瓣和旁瓣的定义）、辐射效率和有效面积等关键天线参数的解析计算被涵盖。阵列理论：探讨了多个辐射单元组合时，通过相位控制实现对辐射方向的精确塑形。均匀激励和加权激励阵列的辐射方向图合成原理被阐述。第五部分：电磁兼容性（EMC）与散射初步本部分面向实际工程中的干扰抑制和目标识别问题。屏蔽与接地：讨论了电磁屏蔽的基本原理，包括反射损耗和吸收损耗。不同材料和结构对外部电磁场的衰减效果进行了定量分析。接地技术在抑制共模和差模噪声方面的作用被强调。散射基础：引入了目标散射的初步概念，包括雷达截面积（RCS）的定义。分析了小尺寸目标（如瑞利散射）和共振散射区域下，电磁波与物体的相互作用模式。全书通过大量的数学推导、清晰的物理图像描述以及贴近实际工程的案例分析，致力于培养读者将抽象的电磁理论转化为解决微波和光电子系统设计问题的能力。读者在完成本书学习后，将能熟练应用麦克斯韦方程组解决高频电路、传输线、波导器件以及基础天线系统中的核心电磁问题。