电磁场与电磁波理论 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:科学作者:徐立勤//曹伟出品人: 页数:330 译者: 出版时间:2010-7 价格:38.00元装帧: isbn号码:9787030281821 丛书系列:

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具体描述

《电磁场与电磁波理论(第2版)》对电磁场与电磁波理论作了系统、全面、深入浅出的论述。全书共分为8章，内容包括矢量分析与场论、宏观电磁现象的基本定律、静电场及其边值问题的解法、恒定电场与恒定磁场、电磁波的辐射、均匀平面波的传播、均匀波导中的导行电磁波、均匀传输线中的导行电磁波。《电磁场与电磁波理论(第2版)》采用“演绎法”组织教材内容，使得电磁波部分的内容占了全书的一半以上。

《电磁场与电磁波理论(第2版)》可作为高等院校电子信息类专业的本科生教材，也可供其他专业学生或工程技术人员参考。

现代通信系统中的电磁波传播与应用本书简介本书旨在深入探讨电磁波在现代通信系统中的传播规律、关键理论及其工程应用，侧重于从基础物理原理出发，构建一个完整且实用的电磁波应用知识体系。内容覆盖了从电磁场的基本概念到复杂环境下的波传播、天线设计与系统集成等多个层面，力求为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角。第一部分：电磁场与波的动力学基础本部分将回顾麦克斯韦方程组的物理内涵及其在不同介质中的微分和积分形式。我们将详细分析静电场、静磁场和时变场的相互作用如何统一为电磁场。重点在于理解坡印廷矢量（Poynting Vector）在描述能量流密度中的核心作用，这是后续所有电磁波传播分析的基石。随后，我们将进入电磁波的解析部分。讨论无源均匀介质中的平面波传播特性，包括波阻抗、相位常数和衰减常数的物理意义。对于导体和介质界面上的反射与透射问题，我们将引入菲涅耳公式，并结合布儒斯特角和临界角等概念，详细阐述波在不同材料界面上的行为模式，这对于理解光纤通信和雷达散射至关重要。此外，本书将专门开辟章节讨论亥姆霍兹方程的求解，特别是针对特定边界条件下的电磁场分布问题。我们将采用分离变量法等数学工具，推导出矩形波导、圆波导中的本征模（TE模、TM模、TEM模）的电磁场分布及截止频率的概念，为微波器件的设计奠定理论基础。第二部分：传输线与导引结构传输线理论是实现信号完整性和有效能量传输的关键。本部分将聚焦于同轴线、微带线和带状线等常用传输线结构。从集总元件模型（Lumped Element Model）出发，逐步过渡到分布式参数模型，推导电压和电流沿线传播的波动方程。史密斯圆图（Smith Chart）作为传输线理论中不可或缺的工具，将被赋予详尽的讲解。本书将详细演示如何利用史密斯圆图进行阻抗匹配、计算反射系数、驻波比（VSWR）以及负载反射引起的功率损耗。我们将展示如何通过串联或并联接入匹配网络（如$lambda/4$匹配器、L型网络）来实现最大功率传输。对于高频应用，损耗是必须考虑的因素。我们将分析传输线中的介质损耗和导体损耗，并引入特征阻抗的概念及其在系统设计中的重要性。第三部分：电磁波的辐射与天线原理天线是实现电磁波发射与接收的转换装置。本部分将从电磁波的辐射源——振子出发，系统地介绍天线的基本参数。首先，讨论基本辐射体，如振子（Hertzian Dipole和Half-Wave Dipole），推导其远场辐射方向图、输入阻抗和总辐射功率。在此基础上，引入有效面积、接收功率和天线增益等核心概念，并解释增益与有效面积之间的定量关系。随后，本书将深入讲解阵列天线的设计与分析。通过研究阵因子（Array Factor）的概念，分析多单元天线在空间中形成高指向性波束的原理。我们将讨论等间距线性阵列的扫描特性、光栅瓣的抑制方法以及使用相位加权（如泰勒综合法）来控制旁瓣水平的技术。在应用方面，本书会详细介绍几种重要天线的结构与特性，包括缝隙天线、喇叭天线（用于高频馈源）以及微带贴片天线（在移动通信中的应用）。对于复杂天线系统，如反射面天线（抛物面天线）的焦距、波束宽度和边缘电流分布等参数将进行详细的计算和分析。第四部分：复杂环境下的波传播与散射现代通信系统的性能极大地依赖于对电磁波在真实环境中的传播特性的理解。本部分将从理论和工程实践相结合的角度，探讨波在大气、地面和城市环境中的行为。我们将阐述自由空间传播模型，并以此为基准，引入地面反射引起的近地传播模型，如双径模型（Two-Ray Model），用以解释直射波与反射波之间的干涉效应。对于实际的传播信道，路径损耗（Path Loss）是核心参数。本书将详细分析克鲁姆-金模型（Krumm-Klein Model）和Okumura-Hata模型，这些经验模型在蜂窝通信系统规划中具有极高的实用价值。讨论多径效应引起的衰落（Fading），包括快衰落（Frenel Fading）和慢衰落（Shadowing），并引入瑞利分布和莱斯分布来描述接收信号包络的统计特性。此外，电磁散射理论也是本书的重要组成部分。我们将引入瑞利散射、米氏散射和几何光学/几何绕射理论（GO/GTD），以解释雷达截面积（RCS）的计算原理，这对于隐身技术和目标识别领域具有直接应用价值。第五部分：电磁兼容性（EMC）与安全在高速、高密度的电子系统中，电磁兼容性是保障系统可靠运行的必要条件。本部分将从电磁辐射源（如快速变化的电流和电压）的角度出发，分析串扰（Crosstalk）的产生机理，以及共模和差模噪声的抑制方法。针对PCB设计，我们将详细讨论平面化设计、参考平面的连续性、去耦电容的合理布局和选型，以及屏蔽技术（如法拉第笼原理）在隔离内部和外部电磁干扰中的应用。最后，本书将简要介绍电磁辐射对人体健康的影响，探讨国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）等机构制定的电磁波暴露标准，以及相关的安全评估方法。总结本书内容结构严谨，理论推导详实，并紧密结合现代通信、微波技术和电子设计领域的实际工程问题。通过系统学习本书内容，读者将能建立起扎实的电磁场理论基础，掌握电磁波在复杂系统中的传播、辐射和接收规律，为进一步从事射频电路设计、无线通信系统优化和电磁场仿真分析打下坚实基础。

作者简介

目录信息

第二版前言第一版前言主要物理量的符号、单位和量纲第1章矢量分析与场论 1.1 矢量的代数运算 1.1.1 矢量及其表示法 1.1.2 矢量的代数运算 1.2 场的微分运算 1.2.1 场的基本概念 1.2.2 标量场的方向导数和梯度 1.2.3 矢量场的通量和散度 1.2.4 矢量场的环量和旋度 1.2.5 梯度、散度、旋度的比较 1.3 矢量的恒等式和基本定理 1.3.1 三个重要的恒等式 1.3.2 矢量场的基本定理 1.4 常用正交曲线坐标系 1.4.1 三种常用的正交曲线坐标系 1.4.2 三种常用坐标系的转换 1.4.3 三种坐标系中的梯度、散度、旋度和拉普拉斯展开式习题第2章宏观电磁现象的基本定律 2.1 基本电磁物理量 2.1.1 电荷密度 2.1.2 电场强度 2.1.3 电极化强度 2.1.4 电位移 2.1.5 电流密度 2.1.6 磁感应强度 2.1.7 磁化强度 2.1.8 磁场强度 2.2 电磁场基本定律 2.2.1 库仑定律 2.2.2 环量定律和高斯定律 2.2.3 安培定律与毕奥-萨伐尔定律 2.2.4 磁通连续性定律和安培环路定律 2.2.5 法拉第电磁感应定律 2.2.6 电荷守恒定律 2.3 麦克斯韦方程组 2.3.1 麦克斯韦的两个假设 2.3.2 麦克斯韦方程组的积分形式 2.3.3 麦克斯韦方程组的微分形式 2.4 时变电磁场的边界条件 2.4.1 边界条件的一般形式 2.4.2 边界条件的三种常用形式习题第3章静电场及其边值问题的解法 3.1 静电场的基本方程与边界条件 3.1.1 静电场的基本方程 3.1.2 静电场的边界条件 3.2 电位及其电位方程 3.2.1 电位和电位梯度 3.2.2 电位的微分方程和边界条件 3.3 静电场的能量和导体的电容 3.3.1 静电场的能量和能量密度 3.3.2 导体系统的电容 3.4 静电场边值问题的分类以及唯一性定理 3.4.1 静电场边值问题的分类 3.4.2 静电场唯一性定理 3.5 直接积分法 3.6 分离变量法 3.6.1 直角坐标系中的分离变量法 3.6.2 圆柱坐标系中的分离变量法 3.6.3 球面坐标系中的分离变量法 3.7 镜像法 3.7.1 点电荷关于无限大导体平面的镜像法 3.7.2 点电荷关于导体球面的镜像法 3.7.3 点电荷关于无限大介质平面的镜像法 3.7.4 线电荷关于无限长圆柱导体面的镜像法 3.8 静电场的数值解法 3.8.1 有限差分法 3.8.2 矩量法习题第4章恒定电场与恒定磁场 4.1 恒定电场的基本方程与边界条件 4.1.1 恒定电场的基本方程 4.1.2 恒定电场的边界条件 4.2 恒定电场的电位与静电比拟法 4.2.1 恒定电场的电位 4.2.2 恒定电场的功率损耗与电容器的漏电导 4.2.3 静电比拟法 4.3 恒定磁场的基本方程与边界条件 4.3.1 恒定磁场的基本方程 4.3.2 恒定磁场的边界条件 4.4 矢量磁位和标量磁位 4.4.1 恒定磁场的矢量磁位 4.4.2 恒定磁场的标量磁位 4.5 恒定磁场的能量和载流回路的电感 4.5.1 恒定磁场的能量和能量密度 4.5.2 载流回路的电感习题第5章电磁波的辐射 5.1 时谐电磁场 5.1.1 基本场量的复数表示式 5.1.2 电磁场基本方程的复数形式 5.1.3 电磁场边界条件的复数形式 5.1.4 复介电常数和复磁导率 5.2 矢量磁位和标量电位 5.2.1 矢量磁位和标量电位的定义 5.2.2 矢量磁位和标量电位的达朗贝尔方程 5.2.3 矢量磁位和标量电位的积分表示式 5.2.4 时谐电磁场的矢量磁位和标量电位 5.3 坡印亭定理与坡印亭矢量 5.3.1 时变电磁场的坡印亭定理与坡印亭矢量 5.3.2 时谐电磁场的坡印亭定理与复坡印亭矢量 5.4 电基本振子和磁基本振子 5.4.1 电基本振子的辐射场 5.4.2 磁基本振子的辐射场 5.5 对称天线 5.5.1 对称天线的辐射场 5.5.2 对称半波天线 5.6 均匀直线式天线阵的辐射 5.6.1 均匀直线式天线阵的辐射场 5.6.2 均匀直线式边射阵和端射阵 5.7 惠更斯元的辐射 5.7.1 闭合面积场源的远区场 5.7.2 矩形惠更斯元 5.7.3 圆形惠更斯元习题第6章均匀平面波的传播 6.1 均匀平面波在理想介质中的传播 6.1.1 沿着+z轴方向传播的均匀平面波 6.1.2 沿任意方向传播的均匀平面波 6.2 均匀平面波在导电媒质中的传播 6.2.1 导电媒质中均匀平面波的电磁场 6.2.2 均匀平面波在弱导电媒质中的传播 6.2.3 均匀平面波在良导电媒质中的传播 6.3 均匀平面波对不同媒质分界面的垂直入射 6.3.1 均匀平面波对介质平面的垂直入射 6.3.2 均匀平面波对导体平面的垂直入射 6.3.3 均匀平面波对多层媒质分界面的垂直入射 6.4 均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射 6.4.1 均匀平面波对介质平面的斜入射 6.4.2 均匀平面波对导体平面的斜入射习题第7章均匀波导中的导行电磁波 7.1 导行电磁波的一般分析方法 7.1.1 横向场和纵向场的亥姆霍兹方程 7.1.2 用纵向场表示的横向场 7.1.3 传播模式及其传播特性 7.2 矩形波导中的导行电磁波 7.2.1 直角坐标系中标量亥姆霍兹方程的通解 7.2.2 矩形波导中导行电磁波的传播模式 7.2.3 矩形波导中导行电磁波的传播特性 7.2.4 矩形波导中若干常用传播模式的场结构 7.3 圆形波导中的导行电磁波 7.3.1 圆柱坐标系中标量亥姆霍兹方程的通解 7.3.2 圆柱形波导中导行电磁波的传播模式 7.3.3 圆形波导中导行电磁波的传播特性 7.3.4 圆形波导中若干常用传播模式的场结构 7.4 传输功率与传输损耗 7.4.1 传输功率 7.4.2 管壁电流 7.4.3 传输损耗 7.5 同轴线中的导行电磁波 7.5.1 同轴线中的主模 7.5.2 同轴线中的高次模 7.6 光导纤维中的导行电磁波 7.6.1 光导纤维中导行波的特征方程 7.6.2 光导纤维中的传播模式及其截止条件习题第8章均匀传输线中的导行电磁波 8.1 均匀传输线中导行电磁波的传播模式 8.1.1 均匀传输线中的主模 8.1.2 均匀传输线中的高次模 8.2 均匀传输线的基本方程及其稳态解 8.2.1 均匀传输线的分布参数及其等效电路 8.2.2 均匀传输线的基本方程 8.2.3 均匀传输线基本方程的稳态解 8.2.4 均匀传输线基本方程稳态解的不同表示形式 8.3 均匀传输线的特征参数 8.3.1 特性阻抗 8.3.2 传播常数 8.4 均匀传输线的等效阻抗和反射系数 8.4.1 等效阻抗 8.4.2 反射系数 8.4.3 等效阻抗与反射系数的关系 8.5 无耗均匀传输线 8.5.1 终端接任意负载时的无耗均匀传输线 8.5.2 无耗均匀传输线上的行波 8.5.3 无耗均匀传输线上的驻波 8.6 史密斯圆图 8.6.1 复平面上的反射系数圆 8.6.2 阻抗圆图 8.6.3 导纳圆图习题参考文献附录常用的矢量公式常用导体材料的参数常用介质材料的参数常用的物理常数部分习题答案
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读后感

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用户评价

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这本书真是太棒了！我最近一直在找一本能深入浅出讲解信息论的教材，终于让我找到了这本《信息论基础》。作者的文笔非常清晰流畅，将那些原本晦涩难懂的数学概念讲得非常透彻。特别是关于熵和信源编码的部分，作者用了很多生动的例子和类比，让我这个初学者也能很快抓住核心思想。比如，讲解霍夫曼编码时，作者不仅仅给出了算法步骤，还详细分析了为什么这种贪心策略能达到最优编码长度，这种深度分析让我受益匪浅。书中的习题设计也非常巧妙，难度梯度合理，从基础概念的巩固到复杂系统的分析，一步步引导读者构建起完整的知识体系。我特别喜欢它在信息论与其他领域的交叉应用上的探讨，比如它如何连接到机器学习中的决策树构建，这让理论学习变得更有实际意义。这本书绝对是信息论入门和进阶的绝佳选择，强烈推荐给所有对信息传递和压缩感兴趣的朋友们。它让我感觉自己不再是面对一堆冰冷的公式，而是真正理解了信息流动的内在美。

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拿到这本《量子力学导论》的时候，我就被它严谨的学术态度和开创性的讲解方式所折服。不同于市面上很多教科书那种生硬地堆砌方程，《量子力学导论》采取了一种更加“物理学家思维”的方式来组织内容。它首先从历史背景和哲学思辨入手，将读者带入到那个经典物理学面临巨大挑战的时代，这样处理使得薛定谔方程和海森堡不确定性原理的出现显得水到渠成，充满了必然性。书中对波函数诠释的讨论非常深入和平衡，它清晰地呈现了哥本哈根诠释的强大之处，同时也客观地介绍了多世界理论等其他观点，引导读者进行批判性思考，而不是盲目接受单一的结论。我在学习格林函数方法时，发现作者的处理方式极为优雅，避免了复杂的积分运算技巧，而是巧妙地利用了算符的对易关系，这极大地提高了我的理解效率。这本书不仅是知识的传递，更像是一场思维的训练营，它塑造了我看待微观世界的基本框架，对于想要真正掌握量子世界内在逻辑的人来说，这是不可多得的珍品。

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我一直觉得《高级运筹学方法》这类书籍往往过于侧重于理论的证明和模型的建立，而忽略了实际工程中的复杂性。然而，这本《高级运筹学方法》彻底颠覆了我的看法。它的特色在于将理论与实际应用场景的结合做得极其到位。比如，在讨论大规模线性规划的求解时，书中不仅仅讲解了单纯形法和内点法的原理，还专门开辟了一章讨论在内存受限的大型企业资源调度问题中，如何使用分解算法（如Benders分解和L-P松弛）来有效求解。我对其中的随机规划部分印象尤其深刻，作者用清晰的流程图展示了如何将现实世界中不确定的需求转化为两阶段随机规划模型，并提供了MATLAB代码示例进行验证。这种“从问题到模型，再到求解实践”的完整闭环教学，对于从事供应链优化或金融投资组合管理的专业人士来说，简直是如虎添翼。这本书的深度足够支撑研究生的学习，而其实用性又足以指导工程师的日常工作，实属难得的工具书。

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这本《现代半导体器件物理》绝对是半导体领域最值得收藏的参考书之一。它的内容深度和广度令人叹服。作者从最基本的能带理论讲起，但切入点非常巧妙，结合了大量的实验现象来引导理论的建立，而不是枯燥地从薛定谔方程开始推导。书中关于MOSFET特性的讲解尤其精彩，它不仅覆盖了经典模型（如平方律模型），更深入剖析了短沟道效应（DIBL、沟道长度调制）的物理机制，并详细阐述了FinFET和GAAFET等前沿器件结构是如何克服这些限制的。我非常喜欢作者对器件噪声（热噪声、闪烁噪声）的建模部分，它不仅仅停留在数学公式上，还结合了半导体制造工艺中杂质陷阱的物理图像来解释噪声的频率依赖性。对于研究生而言，这本书提供了非常丰富的背景知识，帮助我们理解为什么新材料和新结构会被提出来，以及它们在物理本质上解决了什么问题。读完后，我对半导体器件的“为什么”和“如何”都有了豁然开朗的理解，它是一本真正能提升专业视野的著作。

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接触《计算流体力学基础与应用》这本书，我体验到了一种久违的、踏实的学习过程。这本书的结构非常合理，它没有一开始就抛出复杂的数值格式，而是花了相当大的篇幅来讲解傅立叶分析在离散化过程中的作用，以及如何确保数值解的稳定性和收敛性。作者对数值格式的推导极其详尽，无论是经典的迎风格式、中心差分，还是更先进的迎风通量限制格式（如MUSCL），每一步的泰勒展开、截断误差分析都清晰可见，让人能真正理解“精度”和“稳定性”之间的权衡艺术。我尤其欣赏它在网格生成和适应性网格细化（AMR）方面的介绍。书中展示了如何处理复杂几何体（如翼型）的网格划分，并深入解释了为什么局部加密的AMR技术能显著提高对激波或边界层附近流场的捕捉精度。读完这本书，我感觉自己对CFD的理解从一个“黑箱”操作者，转变为一个能够设计和判断数值方法的工程师，对于想在航空航天或环境模拟领域深耕的人来说，这本书是构建坚实基础的基石。

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一堆公式的书不是好书

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