目　录

第 1章　矢量分析　1
1.1　矢量代数　2
1.1.1　矢量的加法和减法　2
1.1.2　标量与矢量相乘　2
1.1.3　矢量的点积　2
1.1.4　矢量的叉积　3
1.2　矢量场的散度　4
1.2.1　矢量场的矢量线　4
1.2.2　矢量场的通量　4
1.2.3　矢量场的散度　5
1.2.4　散度定理　7
1.3　矢量场的旋度　8
1.3.1　矢量场的环流　8
1.3.2　矢量场的旋度　9
1.3.3　斯托克斯定理　10
1.4　标量场的梯度　11
1.4.1　标量场的等值面　11
1.4.2　标量场的梯度　12
1.4.3　标量场的方向导数　12
1.4.4　保守场　13
1.5　亥姆霍兹定理　15
1.6　常用坐标系　16
1.6.1　直角坐标系　16
1.6.2　圆柱坐标系　17
1.6.3　球坐标系　19
本章小结　21
习题　22

第 2章　静态电磁场　25
2.1　静态电磁场的基本实验定律　25
2.1.1　电荷及电荷密度　25
2.1.2　电流及电流密度　26
2.1.3　库仑定律和电场强度　27
2.1.4　安培力定律和磁感应强度　30
2.2　静电场　31
2.2.1　真空中静电场的基本方程　32
2.2.2　电位函数　35
2.2.3　电介质中的高斯定理及边界条件　38
2.2.4　静电场的能量　42
2.2.5　直角坐标系中的分离变量法　43
2.2.6　镜像法　46
2.3　恒定电场　48
2.3.1　恒定电场的基本方程　48
2.3.2　导电媒质中的传导电流　49
2.3.3　恒定电场与静电场的比拟　51
2.4　恒定磁场　52
2.4.1　真空中恒定磁场的基本方程　52
2.4.2　矢量磁位　54
2.4.3　磁介质中的安培定律及边界条件　56
2.4.4　恒定磁场的能量　59
本章小结　61
习题　62

第3章　时变电磁场　67
3.1　麦克斯韦方程组　67
3.1.1　法拉第电磁感应定律　67
3.1.2　位移电流　69
3.1.3　麦克斯韦方程组　71
3.2　边界条件　72
3.2.1　边界条件的一般形式　72
3.2.2　理想导体表面的边界条件　72
3.2.3　理想介质分界面上的边界条件　73
3.3　坡印廷定理　73
3.4　波动方程　75
3.5　时谐电磁场　76
3.5.1　时谐电磁场的复数表示法　76
3.5.2　复数形式的麦克斯韦方程组和亥姆霍兹方程　77
3.5.3　平均能流密度矢量　77
本章小结　78
习题　79

第4章　平面电磁波　81
4.1　无界理想介质中的均匀平面波　81
4.2　波的极化　86
4.2.1　线极化　87
4.2.2　圆极化　87
4.2.3　椭圆极化　88
4.3　无界损耗媒质中的均匀平面波　89
4.3.1　等效介电常数　90
4.3.2　损耗媒质中的电场和磁场　90
4.3.3　良介质和良导体中的电磁波参数　92
4.4　均匀平面波对平面分界面的垂直入射　94
4.4.1　对理想导体平面的垂直入射　94
4.4.2　对理想介质分界面的垂直入射　96
4.4.3　对导电媒质分界面的垂直入射　98
4.5　均匀平面波对平面分界面的斜入射　100
4.5.1　对理想导体平面的斜入射　100
4.5.2　对理想介质分界面的斜入射　102
4.5.3　全反射和全透射　104
本章小结　105
习题　106

第5章　传输线理论　109
5.1　传输线方程和传输线的场分析方法　110
5.1.1　长线及分布参数等效电路　110
5.1.2　传输线方程及其解　112
5.1.3　用场的概念分析传输线　115
5.2　传输线的基本特性参数　117
5.2.1　特性阻抗　117
5.2.2　传播常数　118
5.2.3　输入阻抗　119
5.2.4　反射系数　120
5.2.5　传输功率　122
5.3　均匀无耗传输线工作状态分析　123
5.3.1　行波工作状态　123
5.3.2　驻波工作状态　124
5.3.3　行驻波工作状态　128
5.4　有耗传输线　132
5.4.1　有耗传输线的参数以及电压、电流和阻抗的分布　132
5.4.2　传输功率和效率　134
5.5　史密斯阻抗圆图和导纳圆图　135
5.5.1　史密斯阻抗圆图　135
5.5.2　史密斯导纳圆图　138
5.5.3　史密斯圆图的应用　138
5.6　传输线的阻抗匹配　144
5.6.1　信号源与传输线的阻抗匹配　144
5.6.2　负载与传输线的阻抗匹配　146
本章小结　153
习题　154

第6章　微波传输线　160
6.1　金属波导传输线的一般分析　161
6.1.1　导波方程及其求解　161
6.1.2　波沿波导传输的一般特性　163
6.2　矩形波导　165
6.2.1　矩形波导中的波型及场分量　166
6.2.2　矩形波导中波的纵向传输特性　169
6.2.3　矩形波导中模式的场结构图　172
6.2.4　矩形波导的管壁电流　176
6.2.5　矩形波导尺寸的设计考虑　177
6.3　圆波导　178
6.3.1　圆波导中的波型及场分量　179
6.3.2　圆波导中的主要波型及其应用　182
6.4　同轴线及其高次模　186
6.4.1　同轴线中的主模——TEM模　186
6.4.2　同轴线中的高次模——TE模和TM模　187
6.4.3　同轴线的尺寸选择原则　189
6.5　带状线　190
6.5.1　特性阻抗　190
6.5.2　带状线的损耗和衰减　194
6.5.3　带状线的尺寸选择　195
6.6　微带线　196
6.6.1　微带线中的模式　197
6.6.2　微带线的传输特性　198
6.6.3　微带线的损耗与衰减　202
本章小结　203
习题　204

第7章　微波网络基础　206
7.1　导波系统的等效传输线　206
7.1.1　导波系统等效为双线传输线　206
7.1.2　归一化参量　208
7.2　微波元件的等效网络　209
7.2.1　微波网络参考面的选择　209
7.2.2　微波元件等效为微波网络　210
7.2.3　微波网络的分类　212
7.2.4　微波网络的分析与综合　212
7.3　二端口微波网络　212
7.3.1　二端口微波网络参量　213
7.3.2　各种网络参量的互相转换　219
7.3.3　二端口网络参量的性质　221
7.4　多端口微波网络的散射矩阵　222
7.5　微波网络的工作特性参量　223
7.5.1　插入反射系数和插入驻波比　223
7.5.2　电压传输系数　224
7.5.3　插入衰减　224
7.5.4　插入相移　225
本章小结　225
习题　226

第8章　常用微波元件　229
8.1　波导中的电抗元件　229
8.2　连接元件　231
8.2.1　接头　232
8.2.2　转接元件　232
8.3　分支元件　234
8.3.1　矩形波导的分支元件　234
8.3.2　同轴线的分支元件　235
8.3.3　微带功率分配器　236
8.4　终端元件　237
8.4.1　匹配负载　237
8.4.2　短路器　238
8.5　衰减器和移相器　238
8.5.1　衰减器　238
8.5.2　移相器　239
8.6　定向耦合器　239
8.6.1　定向耦合器的技术指标　240
8.6.2　混合环　241
8.7　微波谐振器　242
8.7.1　微波谐振器的基本特性和参数　242
8.7.2　同轴线谐振器　244
8.7.3　矩形谐振器　245
8.7.4　圆柱形谐振器　247
本章小结　248
习题　250

第9章　天线　251
9.1　天线概述　251
9.1.1　天线的定义　251
9.1.2　天线的分类　252
9.1.3　天线的研究方法　252
9.2　动态位函数及其解　252
9.2.1　动态标量位和动态矢量位　252
9.2.2　动态位函数的方程　253
9.2.3　动态位函数的解　254
9.3　基本振子的辐射　255
9.3.1　电基本振子的辐射场　255
9.3.2　磁基本振子的辐射场　258
9.4　天线的电参数　258
9.5　对称振子天线　262
9.5.1　对称振子的电流分布　262
9.5.2　对称振子的辐射场　263
9.5.3　对称振子的辐射电阻和输入阻抗　264
9.6　天线阵　264
9.6.1　二元阵与方向性乘积原理　265
9.6.2　均匀直线阵　266
9.7　其他类型天线简要介绍　267
9.7.1　行波天线　267
9.7.2　缝隙天线　267
9.7.3　微带天线　268
9.7.4　旋转抛物面天线　268
本章小结　269
习题　270

第 10章　电磁场与微波技术实验　272
10.1　电磁波反射和折射的测量　272
10.1.1　实验原理与实验装置　272
10.1.2　电磁波在导体表面反射的测量　274
10.1.3　电磁波向介质板斜入射的全透射测量　275
10.2　电磁波参量的测量　275
10.2.1　实验原理与实验装置　276
10.2.2　测量电磁波波长　276
10.2.3　测量电磁波相位常数和速度　278
10.3　微波测试系统的认知与调整　278
10.3.1　微波测试系统简介　279
10.3.2　认知微波仪器与元件　280
10.3.3　连接与调整微波测量系统　281
10.4　晶体定标及驻波比的测量　282
10.4.1　测量线晶体定标　282
10.4.2　用交叉读数法测量波导波长　283
10.4.3　测量驻波比　285
10.5　单端口网络阻抗测量及匹配　286
10.5.1　实验原理与实验装置　287
10.5.2　单端口网络阻抗的测量　288
10.5.3　利用调配器进行阻抗匹配　289
本章小结　290
习题　291

附录A　圆柱坐标和球坐标　293
附录B　重要的矢量公式　295
附录C　国产矩形波导管的结构与参数表　297
附录D　常用硬同轴线特性参数表　299
附录E　常用同轴射频电缆特性参数表　300
附录F　阻抗圆图　301

习题答案　302
参考文献　311