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《电磁波工程基础》一书的出版社是西北工业大学出版社,作者是高建平,出版时间是2008-1-1。
本书旨在使电子信息工程和通信工程专业的本科学生或从事相关专业的科技人员熟悉并掌握电磁波的产生、传播以及接收的有关理论、基本概念及其在工程实际中的应用。
全书共分三篇。
上篇为电磁理论基础,主要介绍矢量分析,电磁场的基本方程、定理及分析方法,正弦均匀平面电磁波的传播特性及反射、折射规律等内容。中篇为微波技术,主要介绍几种典型的微波传输线,长线理论,阻抗匹配理论及方法,微波谐振腔,微波网络理论(简介),微波定向耦合器及微波滤波器等内容。
下篇为天线基础,主要介绍电磁辐射的基础理论,天线的主要参数,对称振子,缝隙天线,天线的互耦,天线阵,喇叭天线,反射面天线及单脉冲雷达天线内容。各章之后均附有一定数量的具有启发性、针对性和工程性的习题。
本书既可以作为电子信息工程和通信工程专业本科学生的教材,也可供从事相关专业的科技人员参考。
上篇 电磁理论基础
第一章 矢量分析
§1-1 标量、矢量及场的概念
§1-2 矢量的运算规则
§1-3 正交坐标系
§1-4 矢量的运算方法
§1-5 空间微分元
§1-6 标量函数(场)的梯度
§1-7 矢量场的散度
§1-8 矢量场的旋度
§1-9 场论(初步)
习题
第二章 电磁场的基本理论
§2-1 电磁场中的基本物理量
§2-2 麦克斯韦方程组
§2-3 坡印亭定理
§2-4 电磁场的边界条件
§2-5 E弦电磁场的复域研究方法
§2-6 时变电磁场的唯一性定理
§2-7 电磁对偶原理
§2-8 等效原理
习题
第三章 正弦均匀平面电磁波在自由空间的传播
§3-1 波动方程
§3-2 理想介质中的正弦均匀平面电磁波(SUPW)
§3-3 导电媒质中的正弦均匀平面电磁波
§3-4 电磁波的调制、色散、相速与群速
§3-5 电磁波的极化特性
习题
第四章 SUPW的反射和折射
§4-1 SUPW的反射、折射定律
§4-2 SUPW对平面边界的垂直入射
§4-3 SUPW对介质分界面的斜入射
§4-4 SUPW对理想导体表面的斜入射
§4-5 SUPW对导体表面的斜入射
习题
中篇 微波技术
引言
第五章 微波传输线
§5-1 概述
§5-2 微波传输线的基本方程(导波方程)
§5-3 矩形波导
§5-4 圆波导
§5-5 同轴线
§5-6 微带线
习题
第六章 长线理论
§6-1 概述
§6-2 传输线方程及其解
§6-3 均匀无耗长线的主要参数
§6-4 均匀无耗长线的工作状态
§6-5 圆图
习题
第七章 长线的阻抗匹配
§7-1 匹配的基本概念
§7-2 电抗(电纳)元件
§7-3 分支阻抗调配器
§7-4 阶梯阻抗变换器
§7-5 渐变线阻抗变换器
习题
第八章 微波谐振腔
§8-1 概述
§8-2 微波谐振腔的品质因数
§8-3 微波谐振腔的激励与耦合
§8-4 同轴谐振腔
§8-5 矩形谐振腔
§8-6 圆柱谐振腔
习题
第九章 微波网络理论(简介)
§9-1 概述
§9-2 二端口微波网络
§9-3 多端口微波网络
习题
第十章 定向耦合器
§10-1 概述
§10-2 波导匹配双T
§10-3 双分支定向耦合器
§10-4 混合环
习题
第十一章 微波滤波器
§11-1 概述
§11-2 网络的对偶电路
§11-3 低通原型滤波器
§11-4 频率变换
§11-5 微波低通滤波器的工程实现
习题
下篇 天线基础
引言
第十二章 电磁辐射的基础理论
§12-1 正弦电磁场的位函数
§12-2 电流元的辐射
§12-3 磁流元的辐射
§12-4 基本面元的辐射
§12-5 电流小圆环的辐射
习题
第十三章 天线的主要参数及互易定理
§13-1 方向性函数及方向图
§13-2 方向性系数
§13-3 天线的效率与增益
§13-4 天线的阻抗特性
§13-5 天线的工作频带
§13-6 互易定理
§13-7 天线的有效长度与有效面积
§13-8 接收天线的噪声温度
§13-9 传输方程
习题
第十四章 对称振子
§14-1 对称振子的模型及电流分布
§14-2 对称振子的辐射场
§14-3 对称振子的阻抗特性
§14-4 对称振子的方向性系数
§14-5 折合振子
§14-6 对称振子的馈电方法
习题
第十五章 缝隙天线
§15-1 平板缝隙天线
§15-2 波导缝隙天线
习题
第十六章 天线的互耦
§16-1 引言
§16-2 天线的互耦
§16-3 大地对天线性能的影响
§16-4 引向天线
习题
第十七章 天线阵
§17-1 概述
§17-2 增强方向性原理及方向性乘积定理
§17-3 n元均匀直线阵
§17-4 m×n元均匀平面阵
§17-5 均匀立体阵
习题
第十八章 面天线的基本理论
§18-1 概述
§18-2 平面口面辐射场的一般公式
§18-3 同相平面口面天线的方向性系数及面积利用系数
§18-4 同相矩形口面天线的辐射
§18-5 口面场不同相位分布对辐射的影响
习题
第十九章 喇叭天线
§19-1 概述
§19-2 矩形喇叭的内场及口面场
§19-3 矩形喇叭的辐射场
§19-4 矩形喇叭的方向性
§19-5 矩形喇叭的工程设计
§19-6 圆形喇叭的辐射特性及工程设计
习题
第二十章 反射面天线
§20-1 概述
§20-2 旋转抛物面天线的几何参数及几何光学特性
§20-3 旋转抛物面天线的口面场
§20-4 旋转抛物面天线的辐射特性
§20-5 旋转抛物面天线的馈源
§20-6 卡塞格伦双反射面天线
§20-7 赋形波束天线
习题
第二十一章 单脉冲(雷达)天线
§21-1 单脉冲天线的工作原理及参数
§21-2 单脉冲天线的分析
§21-3 解决和差矛盾的方法
习题
第二十二章 电磁波理论的相关专题及应用
§22-1 多普勒效应
§22-2 电磁波的散射
§22-3 几何绕射理论
§22-4 铁氧体中电磁波的传播特性及应用
§22-5 等离子体中电磁波的传播特性及应用
附录
附录1 散度计算式的推导
附录2 旋度计算式的推导
附录3 矢量恒等式
附录4 无线电频段的划分
附录5 复波数的推导
附录6 国产矩形波导参数表
附录7 方向性乘积定理的证明
附录8 H面喇叭H面辐射场中积分公式的推导
附录9 矩形喇叭的方向性系数(推导)
附录10 卡塞格伦天线几何参数之间的关系(推导)
附录11(偶数序号)习题答案
参考文献
作 者:高建平 编著
出 版 社:西北工业大学出版社
出版时间:2008-1-1
版 次:1
页 数:468
字 数:730000
印刷时间:2008-1-1
开 本:16开
纸 张:胶版纸
印 次:1
I S B N:9787561223314
包 装:平装
从科学的角度来说,电磁波是能量的一种,凡是能够释出能量的物体,都会释出电磁波。产生: 电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。变化的电场和变化的磁场...
从科学的角度来说,电磁波是能量的一种,凡是能够释出能量的物体,都会释出电磁波。 电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被称为电磁波,...
电磁波的波速也就是光速光速定义值:c=299792458m/s光速计算值:c=(299792.50±0.10)km/s一般都的以3*10^8m/s。
电磁波与现代通信
课时 1信息与信息传播 [ 课堂巩固 ] 1.信息与生活密不可分,如天空乌去密布,标志着大雨可能降临;上课时,同学们举手,标 志着 ________________________。 2.我们生活在一个充满信息的世界里, 通俗地讲,信息是各种事物 ________________________, 消息中包含的内容越多,信息量 ________________。 3. 信息 和信 息传 播活动经 历了 五次 巨大 的变革: _________________、文 字的 诞生 、 __________________、 _______________、___________________。 4.请你列举出三种早期的信息传播工具: ________________、_________________、 _________________________。 5.第一个发明电报机的是美国的发明
《电磁波原理与微波工程基础》依据电磁场与微波技术学科内容的知识系统与层次,将电磁场的基本原理,微波技术基础,天线原理,电波传播的知识有机结合组成一体编写成书。教材首先介绍了静态电磁场、时变电磁场、平面电磁波的基本概念和性质;然后在电磁波原理基础上,介绍了矩形波导、圆波导、同轴线、微带等传输线的基本知识;接着针对导行电磁波,介绍了微波传输线的基本理论,阻抗匹配的基本方法,微波网络和常用微波元器件;之后又从电磁场辐射原理和传输线的知识出发,介绍天线的辐射与接收原理、天线的参数、常用天线,以及辐射出去的电磁波在实际的地球表面空间传播的基本知识,最后,作为对本知识系统的应用与综合,介绍了各种微波系统的工作原理。本教材适合高等学校通信工程、电子信息工程及相关学科等开设与电磁场、微波技术、天线和电波等内容相关的课程本科生教材,或参考书,亦可作为电子信息工程师的参考用书。
第1章 矢量运算与场论基础
第2章 静态电磁场
第3章 时变电磁场
第4章 平面电磁波
第5章 导行电磁波
第6章 微波传输线理论
第7章 微波网络理论
第8章 微波元器件
第9章 有源微波电路
第10章 无线基础
第11章 电波传播
第12章 微波系统导论
按照波长或频率的顺序把这些电磁波排列起来,就是电磁波谱。如果把每个波段的频率由低至高依次排列的话,它们是工频电磁波、无线电波(分为长波、中波、短波、微波)、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。以无线电的波长最长,宇宙射线(x射线、γ射线和波长更短的射线)的波长最短。
首先,无线电波用于通信等,微波用于微波炉,红外线用于遥控,热成像仪,红外制导导弹等,可见光是大部分生物用来观察事物的基础,紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等,X射线用于CT照相,伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等。
无线电波1毫米~3000米(微波1毫米~1米)
红外线0.76微米~1毫米(其中:近红外短波为0.76~1.1微米,近红外长波为1.1~2.5微米,中红外为2.5~6微米,远红外为6~15微米,超远红外为15微米~1毫米)
可见光0.38微米~0.76微米
紫外线10纳米~0.38微米
X射线1皮米~10纳米
γ射线0.1皮米~1皮米
高能射线小于1皮米
传真(电视)用的波长是3~6米
雷达用的波长在3米到几毫米。
电磁辐射分类的英文缩写:
γ = 伽马射线
X射线:
HX = 硬X射线
SX = 软X射线
紫外线:
EUV = 极端紫外线
NUV = 近紫外线
红外线:
NIR = 近红外线
MIR =中红外线
FIR = 远红外线
微波:
EHF = 极高频
SHF = 超高频
UHF = 特高频
无线电波:
VHF = 甚高频
HF = 高频
MF = 中频
LF = 低频
VLF = 甚低频
ULF = 特低频
ELF = 极低频
电磁波名称 |
频率范围 |
波长范围 |
光子能量范围 |
周期范围 |
|||||
(可能存在的最低频电磁波) |
3.4×10-19Hz |
8.8×1026m |
1.4×10-33eV |
2.9×1018s |
|||||
无线电波 |
<300MHz |
>1m |
<1.24μeV |
>3.33ns |
|||||
微波 |
300MHz~300GHz |
1mm~1m |
1.24μeV~1.24meV |
3.33ps~3.33ns |
|||||
红外线 |
300GHz~400THz |
750nm~1mm |
1.24meV~1.65eV |
2.5fs~3.33ps |
|||||
可见光 |
红光 |
400THz~750THz |
400THz~480THz |
400nm~750nm |
620nm~750nm |
1.65eV~3.1eV |
1.65eV~2eV |
1.33fs~2.5fs |
2.07fs~2.5fs |
橙光 |
480THz~505THz |
595nm~620nm |
2eV~2.09eV |
1.98fs~2.07fs |
|||||
黄光 |
505THz~520THz |
575nm~595nm |
2.09eV~2.16eV |
1.92fs~1.98fs |
|||||
绿光 |
520THz~600THz |
500nm~575nm |
2.16eV~2.48eV |
1.67fs~1.92fs |
|||||
蓝光 |
600THz~700THz |
430nm~500nm |
2.48eV~2.89eV |
1.43fs~1.67fs |
|||||
紫光 |
700THz~750THz |
400nm~430nm |
2.89eV~3.1eV |
1.33fs~1.43fs |
|||||
紫外线 |
750THz~30PHz |
10nm~400nm |
3.1eV~124eV |
33.3as~1.33fs |
|||||
X射线 |
30PHz~30EHz |
10pm~10nm |
124~124keV |
33.3zs~33.3as |
|||||
伽马射线 |
>30EHz |
<10pm |
>124keV |
<33.3zs |
|||||
(可能存在的最高频电磁波) |
1.85×1043Hz |
1.62×10-35m |
7.67×1028eV |
5.39×10-44s |
在19世纪末,意大利人马可尼和俄国人波波夫同在1895年进行了无线电通信试验。在此后的100年间,从3KHz直到300GHz频谱被认识、开发和逐步利用。随着技术的发展,3KHz以下的极长波电磁波已经可以产生出来了,300GHz以上的光学波段(红外线)也逐渐可以用电子振荡技术产生了,而不仅仅只是停留在量子跃迁产生(如激光器)的层面上了,如今用电子技术产生的电磁波频率可以超过1000GHz(1THz),最高甚至可以达到几万GHz(几十THz)。
根据不同的传播特性,不同的使用业务,对整个无线电频谱进行划分,共分13段:至低频、极低频(ELF)、超低频(SLF)、特低频(ULF)、甚低频(VLF)、低频(LF)、中频(MF),高频(HF)、甚高频(VHF)、特高频(UHF)、超高频(SHF)、极高频(EHF)和至高频,加上吉米波和忽米波,对应的波段从吉米波、至长波(百兆米波)、极长波(十兆米波)、超长波(兆米波)、特长波(十万米波)、甚长波(万米波)、长波(千米波)、中波(百米波)、短波(十米波)、甚短波(米波)、特短波(分米波)、超短波(厘米波)、极短波(毫米波)、至短波(丝米波)和忽米波(从分米波到毫米波的3种统称为微波)。见下表。
段号 |
频段名称 |
频段范围(含上限不含下限) |
波段名称1 |
波段名称2 |
波长范围(含下限不含上限) |
备注 |
-1 |
0.03~0.3赫 |
吉米波 |
10~1Gm |
/ |
||
0 |
至低频 |
0.3~3赫 |
至长波 |
百兆米波 |
1000~100Mm |
/ |
1 |
极低频 |
3~30赫 |
极长波 |
十兆米波 |
100~10Mm |
/ |
2 |
超低频 |
30~300赫 |
超长波 |
兆米波 |
10~1Mm |
/ |
3 |
特低频 |
300~3000赫 |
特长波 |
十万米波 |
1000~100km |
/ |
4 |
甚低频 |
3~30千赫 |
甚长波 |
万米波 |
100~10km |
/ |
5 |
低频 |
30~300千赫 |
长波 |
千米波 |
10~1km |
/ |
6 |
中频 |
300~3000千赫 |
中波 |
百米波 |
1000~100m |
/ |
7 |
高频 |
3~30兆赫 |
短波 |
十米波 |
100~10m |
/ |
8 |
甚高频 |
30~300兆赫 |
甚短波 |
米波 |
10~1m |
/ |
9 |
特高频 |
300~3000兆赫 |
特短波 |
分米波 |
10~1dm |
微波 |
10 |
超高频 |
3~30吉赫 |
超短波 |
厘米波 |
10~1cm |
|
11 |
极高频 |
30~300吉赫 |
极短波 |
毫米波 |
10~1mm |
|
12 |
至高频 |
300~3000吉赫 |
至短波 |
丝米波 |
1~0.1mm |
/ |
13 |
3000~30000吉赫 |
忽米波 |
0.1~0.01mm |
/ |