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出版者:科學

作者:徐立勤//曹偉

出品人:

頁數:330

译者:

出版時間:2010-7

價格:38.00元

裝幀:

isbn號碼:9787030281821

叢書系列:

圖書標籤:

電磁場
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理論物理
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具體描述

《電磁場與電磁波理論(第2版)》對電磁場與電磁波理論作瞭係統、全麵、深入淺齣的論述。全書共分為8章，內容包括矢量分析與場論、宏觀電磁現象的基本定律、靜電場及其邊值問題的解法、恒定電場與恒定磁場、電磁波的輻射、均勻平麵波的傳播、均勻波導中的導行電磁波、均勻傳輸綫中的導行電磁波。《電磁場與電磁波理論(第2版)》采用“演繹法”組織教材內容，使得電磁波部分的內容占瞭全書的一半以上。

《電磁場與電磁波理論(第2版)》可作為高等院校電子信息類專業的本科生教材，也可供其他專業學生或工程技術人員參考。

現代通信係統中的電磁波傳播與應用本書簡介本書旨在深入探討電磁波在現代通信係統中的傳播規律、關鍵理論及其工程應用，側重於從基礎物理原理齣發，構建一個完整且實用的電磁波應用知識體係。內容覆蓋瞭從電磁場的基本概念到復雜環境下的波傳播、天綫設計與係統集成等多個層麵，力求為讀者提供一個全麵、深入且具有前瞻性的視角。第一部分：電磁場與波的動力學基礎本部分將迴顧麥剋斯韋方程組的物理內涵及其在不同介質中的微分和積分形式。我們將詳細分析靜電場、靜磁場和時變場的相互作用如何統一為電磁場。重點在於理解坡印廷矢量（Poynting Vector）在描述能量流密度中的核心作用，這是後續所有電磁波傳播分析的基石。隨後，我們將進入電磁波的解析部分。討論無源均勻介質中的平麵波傳播特性，包括波阻抗、相位常數和衰減常數的物理意義。對於導體和介質界麵上的反射與透射問題，我們將引入菲涅耳公式，並結閤布儒斯特角和臨界角等概念，詳細闡述波在不同材料界麵上的行為模式，這對於理解光縴通信和雷達散射至關重要。此外，本書將專門開闢章節討論亥姆霍茲方程的求解，特彆是針對特定邊界條件下的電磁場分布問題。我們將采用分離變量法等數學工具，推導齣矩形波導、圓波導中的本徵模（TE模、TM模、TEM模）的電磁場分布及截止頻率的概念，為微波器件的設計奠定理論基礎。第二部分：傳輸綫與導引結構傳輸綫理論是實現信號完整性和有效能量傳輸的關鍵。本部分將聚焦於同軸綫、微帶綫和帶狀綫等常用傳輸綫結構。從集總元件模型（Lumped Element Model）齣發，逐步過渡到分布式參數模型，推導電壓和電流沿綫傳播的波動方程。史密斯圓圖（Smith Chart）作為傳輸綫理論中不可或缺的工具，將被賦予詳盡的講解。本書將詳細演示如何利用史密斯圓圖進行阻抗匹配、計算反射係數、駐波比（VSWR）以及負載反射引起的功率損耗。我們將展示如何通過串聯或並聯接入匹配網絡（如$lambda/4$匹配器、L型網絡）來實現最大功率傳輸。對於高頻應用，損耗是必須考慮的因素。我們將分析傳輸綫中的介質損耗和導體損耗，並引入特徵阻抗的概念及其在係統設計中的重要性。第三部分：電磁波的輻射與天綫原理天綫是實現電磁波發射與接收的轉換裝置。本部分將從電磁波的輻射源——振子齣發，係統地介紹天綫的基本參數。首先，討論基本輻射體，如振子（Hertzian Dipole和Half-Wave Dipole），推導其遠場輻射方嚮圖、輸入阻抗和總輻射功率。在此基礎上，引入有效麵積、接收功率和天綫增益等核心概念，並解釋增益與有效麵積之間的定量關係。隨後，本書將深入講解陣列天綫的設計與分析。通過研究陣因子（Array Factor）的概念，分析多單元天綫在空間中形成高指嚮性波束的原理。我們將討論等間距綫性陣列的掃描特性、光柵瓣的抑製方法以及使用相位加權（如泰勒綜閤法）來控製旁瓣水平的技術。在應用方麵，本書會詳細介紹幾種重要天綫的結構與特性，包括縫隙天綫、喇叭天綫（用於高頻饋源）以及微帶貼片天綫（在移動通信中的應用）。對於復雜天綫係統，如反射麵天綫（拋物麵天綫）的焦距、波束寬度和邊緣電流分布等參數將進行詳細的計算和分析。第四部分：復雜環境下的波傳播與散射現代通信係統的性能極大地依賴於對電磁波在真實環境中的傳播特性的理解。本部分將從理論和工程實踐相結閤的角度，探討波在大氣、地麵和城市環境中的行為。我們將闡述自由空間傳播模型，並以此為基準，引入地麵反射引起的近地傳播模型，如雙徑模型（Two-Ray Model），用以解釋直射波與反射波之間的乾涉效應。對於實際的傳播信道，路徑損耗（Path Loss）是核心參數。本書將詳細分析剋魯姆-金模型（Krumm-Klein Model）和Okumura-Hata模型，這些經驗模型在蜂窩通信係統規劃中具有極高的實用價值。討論多徑效應引起的衰落（Fading），包括快衰落（Frenel Fading）和慢衰落（Shadowing），並引入瑞利分布和萊斯分布來描述接收信號包絡的統計特性。此外，電磁散射理論也是本書的重要組成部分。我們將引入瑞利散射、米氏散射和幾何光學/幾何繞射理論（GO/GTD），以解釋雷達截麵積（RCS）的計算原理，這對於隱身技術和目標識彆領域具有直接應用價值。第五部分：電磁兼容性（EMC）與安全在高速、高密度的電子係統中，電磁兼容性是保障係統可靠運行的必要條件。本部分將從電磁輻射源（如快速變化的電流和電壓）的角度齣發，分析串擾（Crosstalk）的産生機理，以及共模和差模噪聲的抑製方法。針對PCB設計，我們將詳細討論平麵化設計、參考平麵的連續性、去耦電容的閤理布局和選型，以及屏蔽技術（如法拉第籠原理）在隔離內部和外部電磁乾擾中的應用。最後，本書將簡要介紹電磁輻射對人體健康的影響，探討國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）等機構製定的電磁波暴露標準，以及相關的安全評估方法。總結本書內容結構嚴謹，理論推導詳實，並緊密結閤現代通信、微波技術和電子設計領域的實際工程問題。通過係統學習本書內容，讀者將能建立起紮實的電磁場理論基礎，掌握電磁波在復雜係統中的傳播、輻射和接收規律，為進一步從事射頻電路設計、無綫通信係統優化和電磁場仿真分析打下堅實基礎。

作者簡介

目錄資訊

第二版前言第一版前言主要物理量的符號、單位和量綱第1章矢量分析與場論 1.1 矢量的代數運算 1.1.1 矢量及其錶示法 1.1.2 矢量的代數運算 1.2 場的微分運算 1.2.1 場的基本概念 1.2.2 標量場的方嚮導數和梯度 1.2.3 矢量場的通量和散度 1.2.4 矢量場的環量和鏇度 1.2.5 梯度、散度、鏇度的比較 1.3 矢量的恒等式和基本定理 1.3.1 三個重要的恒等式 1.3.2 矢量場的基本定理 1.4 常用正交麯綫坐標係 1.4.1 三種常用的正交麯綫坐標係 1.4.2 三種常用坐標係的轉換 1.4.3 三種坐標係中的梯度、散度、鏇度和拉普拉斯展開式習題第2章宏觀電磁現象的基本定律 2.1 基本電磁物理量 2.1.1 電荷密度 2.1.2 電場強度 2.1.3 電極化強度 2.1.4 電位移 2.1.5 電流密度 2.1.6 磁感應強度 2.1.7 磁化強度 2.1.8 磁場強度 2.2 電磁場基本定律 2.2.1 庫侖定律 2.2.2 環量定律和高斯定律 2.2.3 安培定律與畢奧-薩伐爾定律 2.2.4 磁通連續性定律和安培環路定律 2.2.5 法拉第電磁感應定律 2.2.6 電荷守恒定律 2.3 麥剋斯韋方程組 2.3.1 麥剋斯韋的兩個假設 2.3.2 麥剋斯韋方程組的積分形式 2.3.3 麥剋斯韋方程組的微分形式 2.4 時變電磁場的邊界條件 2.4.1 邊界條件的一般形式 2.4.2 邊界條件的三種常用形式習題第3章靜電場及其邊值問題的解法 3.1 靜電場的基本方程與邊界條件 3.1.1 靜電場的基本方程 3.1.2 靜電場的邊界條件 3.2 電位及其電位方程 3.2.1 電位和電位梯度 3.2.2 電位的微分方程和邊界條件 3.3 靜電場的能量和導體的電容 3.3.1 靜電場的能量和能量密度 3.3.2 導體係統的電容 3.4 靜電場邊值問題的分類以及唯一性定理 3.4.1 靜電場邊值問題的分類 3.4.2 靜電場唯一性定理 3.5 直接積分法 3.6 分離變量法 3.6.1 直角坐標係中的分離變量法 3.6.2 圓柱坐標係中的分離變量法 3.6.3 球麵坐標係中的分離變量法 3.7 鏡像法 3.7.1 點電荷關於無限大導體平麵的鏡像法 3.7.2 點電荷關於導體球麵的鏡像法 3.7.3 點電荷關於無限大介質平麵的鏡像法 3.7.4 綫電荷關於無限長圓柱導體麵的鏡像法 3.8 靜電場的數值解法 3.8.1 有限差分法 3.8.2 矩量法習題第4章恒定電場與恒定磁場 4.1 恒定電場的基本方程與邊界條件 4.1.1 恒定電場的基本方程 4.1.2 恒定電場的邊界條件 4.2 恒定電場的電位與靜電比擬法 4.2.1 恒定電場的電位 4.2.2 恒定電場的功率損耗與電容器的漏電導 4.2.3 靜電比擬法 4.3 恒定磁場的基本方程與邊界條件 4.3.1 恒定磁場的基本方程 4.3.2 恒定磁場的邊界條件 4.4 矢量磁位和標量磁位 4.4.1 恒定磁場的矢量磁位 4.4.2 恒定磁場的標量磁位 4.5 恒定磁場的能量和載流迴路的電感 4.5.1 恒定磁場的能量和能量密度 4.5.2 載流迴路的電感習題第5章電磁波的輻射 5.1 時諧電磁場 5.1.1 基本場量的復數錶示式 5.1.2 電磁場基本方程的復數形式 5.1.3 電磁場邊界條件的復數形式 5.1.4 復介電常數和復磁導率 5.2 矢量磁位和標量電位 5.2.1 矢量磁位和標量電位的定義 5.2.2 矢量磁位和標量電位的達朗貝爾方程 5.2.3 矢量磁位和標量電位的積分錶示式 5.2.4 時諧電磁場的矢量磁位和標量電位 5.3 坡印亭定理與坡印亭矢量 5.3.1 時變電磁場的坡印亭定理與坡印亭矢量 5.3.2 時諧電磁場的坡印亭定理與復坡印亭矢量 5.4 電基本振子和磁基本振子 5.4.1 電基本振子的輻射場 5.4.2 磁基本振子的輻射場 5.5 對稱天綫 5.5.1 對稱天綫的輻射場 5.5.2 對稱半波天綫 5.6 均勻直綫式天綫陣的輻射 5.6.1 均勻直綫式天綫陣的輻射場 5.6.2 均勻直綫式邊射陣和端射陣 5.7 惠更斯元的輻射 5.7.1 閉閤麵積場源的遠區場 5.7.2 矩形惠更斯元 5.7.3 圓形惠更斯元習題第6章均勻平麵波的傳播 6.1 均勻平麵波在理想介質中的傳播 6.1.1 沿著+z軸方嚮傳播的均勻平麵波 6.1.2 沿任意方嚮傳播的均勻平麵波 6.2 均勻平麵波在導電媒質中的傳播 6.2.1 導電媒質中均勻平麵波的電磁場 6.2.2 均勻平麵波在弱導電媒質中的傳播 6.2.3 均勻平麵波在良導電媒質中的傳播 6.3 均勻平麵波對不同媒質分界麵的垂直入射 6.3.1 均勻平麵波對介質平麵的垂直入射 6.3.2 均勻平麵波對導體平麵的垂直入射 6.3.3 均勻平麵波對多層媒質分界麵的垂直入射 6.4 均勻平麵波對不同媒質分界麵的斜入射 6.4.1 均勻平麵波對介質平麵的斜入射 6.4.2 均勻平麵波對導體平麵的斜入射習題第7章均勻波導中的導行電磁波 7.1 導行電磁波的一般分析方法 7.1.1 橫嚮場和縱嚮場的亥姆霍茲方程 7.1.2 用縱嚮場錶示的橫嚮場 7.1.3 傳播模式及其傳播特性 7.2 矩形波導中的導行電磁波 7.2.1 直角坐標係中標量亥姆霍茲方程的通解 7.2.2 矩形波導中導行電磁波的傳播模式 7.2.3 矩形波導中導行電磁波的傳播特性 7.2.4 矩形波導中若乾常用傳播模式的場結構 7.3 圓形波導中的導行電磁波 7.3.1 圓柱坐標係中標量亥姆霍茲方程的通解 7.3.2 圓柱形波導中導行電磁波的傳播模式 7.3.3 圓形波導中導行電磁波的傳播特性 7.3.4 圓形波導中若乾常用傳播模式的場結構 7.4 傳輸功率與傳輸損耗 7.4.1 傳輸功率 7.4.2 管壁電流 7.4.3 傳輸損耗 7.5 同軸綫中的導行電磁波 7.5.1 同軸綫中的主模 7.5.2 同軸綫中的高次模 7.6 光導縴維中的導行電磁波 7.6.1 光導縴維中導行波的特徵方程 7.6.2 光導縴維中的傳播模式及其截止條件習題第8章均勻傳輸綫中的導行電磁波 8.1 均勻傳輸綫中導行電磁波的傳播模式 8.1.1 均勻傳輸綫中的主模 8.1.2 均勻傳輸綫中的高次模 8.2 均勻傳輸綫的基本方程及其穩態解 8.2.1 均勻傳輸綫的分布參數及其等效電路 8.2.2 均勻傳輸綫的基本方程 8.2.3 均勻傳輸綫基本方程的穩態解 8.2.4 均勻傳輸綫基本方程穩態解的不同錶示形式 8.3 均勻傳輸綫的特徵參數 8.3.1 特性阻抗 8.3.2 傳播常數 8.4 均勻傳輸綫的等效阻抗和反射係數 8.4.1 等效阻抗 8.4.2 反射係數 8.4.3 等效阻抗與反射係數的關係 8.5 無耗均勻傳輸綫 8.5.1 終端接任意負載時的無耗均勻傳輸綫 8.5.2 無耗均勻傳輸綫上的行波 8.5.3 無耗均勻傳輸綫上的駐波 8.6 史密斯圓圖 8.6.1 復平麵上的反射係數圓 8.6.2 阻抗圓圖 8.6.3 導納圓圖習題參考文獻附錄常用的矢量公式常用導體材料的參數常用介質材料的參數常用的物理常數部分習題答案
· · · · · · (收起)

讀後感

評分☆☆☆☆☆

用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本書真是太棒瞭！我最近一直在找一本能深入淺齣講解信息論的教材，終於讓我找到瞭這本《信息論基礎》。作者的文筆非常清晰流暢，將那些原本晦澀難懂的數學概念講得非常透徹。特彆是關於熵和信源編碼的部分，作者用瞭很多生動的例子和類比，讓我這個初學者也能很快抓住核心思想。比如，講解霍夫曼編碼時，作者不僅僅給齣瞭算法步驟，還詳細分析瞭為什麼這種貪心策略能達到最優編碼長度，這種深度分析讓我受益匪淺。書中的習題設計也非常巧妙，難度梯度閤理，從基礎概念的鞏固到復雜係統的分析，一步步引導讀者構建起完整的知識體係。我特彆喜歡它在信息論與其他領域的交叉應用上的探討，比如它如何連接到機器學習中的決策樹構建，這讓理論學習變得更有實際意義。這本書絕對是信息論入門和進階的絕佳選擇，強烈推薦給所有對信息傳遞和壓縮感興趣的朋友們。它讓我感覺自己不再是麵對一堆冰冷的公式，而是真正理解瞭信息流動的內在美。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《量子力學導論》的時候，我就被它嚴謹的學術態度和開創性的講解方式所摺服。不同於市麵上很多教科書那種生硬地堆砌方程，《量子力學導論》采取瞭一種更加“物理學傢思維”的方式來組織內容。它首先從曆史背景和哲學思辨入手，將讀者帶入到那個經典物理學麵臨巨大挑戰的時代，這樣處理使得薛定諤方程和海森堡不確定性原理的齣現顯得水到渠成，充滿瞭必然性。書中對波函數詮釋的討論非常深入和平衡，它清晰地呈現瞭哥本哈根詮釋的強大之處，同時也客觀地介紹瞭多世界理論等其他觀點，引導讀者進行批判性思考，而不是盲目接受單一的結論。我在學習格林函數方法時，發現作者的處理方式極為優雅，避免瞭復雜的積分運算技巧，而是巧妙地利用瞭算符的對易關係，這極大地提高瞭我的理解效率。這本書不僅是知識的傳遞，更像是一場思維的訓練營，它塑造瞭我看待微觀世界的基本框架，對於想要真正掌握量子世界內在邏輯的人來說，這是不可多得的珍品。

评分☆☆☆☆☆

這本《現代半導體器件物理》絕對是半導體領域最值得收藏的參考書之一。它的內容深度和廣度令人嘆服。作者從最基本的能帶理論講起，但切入點非常巧妙，結閤瞭大量的實驗現象來引導理論的建立，而不是枯燥地從薛定諤方程開始推導。書中關於MOSFET特性的講解尤其精彩，它不僅覆蓋瞭經典模型（如平方律模型），更深入剖析瞭短溝道效應（DIBL、溝道長度調製）的物理機製，並詳細闡述瞭FinFET和GAAFET等前沿器件結構是如何剋服這些限製的。我非常喜歡作者對器件噪聲（熱噪聲、閃爍噪聲）的建模部分，它不僅僅停留在數學公式上，還結閤瞭半導體製造工藝中雜質陷阱的物理圖像來解釋噪聲的頻率依賴性。對於研究生而言，這本書提供瞭非常豐富的背景知識，幫助我們理解為什麼新材料和新結構會被提齣來，以及它們在物理本質上解決瞭什麼問題。讀完後，我對半導體器件的“為什麼”和“如何”都有瞭豁然開朗的理解，它是一本真正能提升專業視野的著作。

评分☆☆☆☆☆

我一直覺得《高級運籌學方法》這類書籍往往過於側重於理論的證明和模型的建立，而忽略瞭實際工程中的復雜性。然而，這本《高級運籌學方法》徹底顛覆瞭我的看法。它的特色在於將理論與實際應用場景的結閤做得極其到位。比如，在討論大規模綫性規劃的求解時，書中不僅僅講解瞭單純形法和內點法的原理，還專門開闢瞭一章討論在內存受限的大型企業資源調度問題中，如何使用分解算法（如Benders分解和L-P鬆弛）來有效求解。我對其中的隨機規劃部分印象尤其深刻，作者用清晰的流程圖展示瞭如何將現實世界中不確定的需求轉化為兩階段隨機規劃模型，並提供瞭MATLAB代碼示例進行驗證。這種“從問題到模型，再到求解實踐”的完整閉環教學，對於從事供應鏈優化或金融投資組閤管理的專業人士來說，簡直是如虎添翼。這本書的深度足夠支撐研究生的學習，而其實用性又足以指導工程師的日常工作，實屬難得的工具書。

评分☆☆☆☆☆

接觸《計算流體力學基礎與應用》這本書，我體驗到瞭一種久違的、踏實的學習過程。這本書的結構非常閤理，它沒有一開始就拋齣復雜的數值格式，而是花瞭相當大的篇幅來講解傅立葉分析在離散化過程中的作用，以及如何確保數值解的穩定性和收斂性。作者對數值格式的推導極其詳盡，無論是經典的迎風格式、中心差分，還是更先進的迎風通量限製格式（如MUSCL），每一步的泰勒展開、截斷誤差分析都清晰可見，讓人能真正理解“精度”和“穩定性”之間的權衡藝術。我尤其欣賞它在網格生成和適應性網格細化（AMR）方麵的介紹。書中展示瞭如何處理復雜幾何體（如翼型）的網格劃分，並深入解釋瞭為什麼局部加密的AMR技術能顯著提高對激波或邊界層附近流場的捕捉精度。讀完這本書，我感覺自己對CFD的理解從一個“黑箱”操作者，轉變為一個能夠設計和判斷數值方法的工程師，對於想在航空航天或環境模擬領域深耕的人來說，這本書是構建堅實基礎的基石。

评分☆☆☆☆☆

一堆公式的書不是好書

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