电磁波与天线仿真及实践

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第一部分基础篇

第1章绪论

1.1电磁技术概述

1.1.1电磁技术的发展

1.1.2电磁技术的应用

1.2电磁技术的数学基础

1.2.1三种常用的正交坐标系

1.2.2矢量运算

1.2.3亥姆霍兹定理

课后练习题

第2章静电场和静磁场

2.1静电场

2.1.1电荷与库仑定律

2.1.2电场与电场强度

2.1.3电场线

2.1.4电通量与高斯定理

2.1.5静电场环路定理

2.1.6导体和介质对电场分布的影响

2.1.7电场的能量

2.2静磁场

2.2.1电流与电流密度

2.2.2安培定律、磁场与磁感应强度

2.2.3磁感线与静磁场的“高斯定理”

2.2.4安培环路定理

2.2.5介质对磁场分布规律的影响

2.2.6磁场强度与有介质时的磁场环路定理

2.2.7磁场的能量

2.3静电场和静磁场对比

课后练习题

第3章时变电磁场

3.1电磁感应定律

3.1.1电磁感应

3.1.2动生电动势、感生电动势

3.1.3感生电场的性质

3.2麦克斯韦的基本假说

3.3麦克斯韦方程组

3.4边界条件

3.5电磁场的能量和能流

课后练习题

第4章平面电磁波

4.1正弦电磁场的复数表示方法

4.2电磁波的形成和分类

4.3电磁波的极化特性

4.3.1线极化

4.3.2圆极化

4.3.3椭圆极化

4.4媒质与电磁波

4.4.1媒质与电磁场间的相互影响

4.4.2媒质的分类总结

4.5电磁波的垂直入射和斜入射

4.5.1电磁波对理想导体的正入射

4.5.2电磁波对介质的正入射

4.5.3导体的趋肤效应

4.6电磁波的特点和传播

4.6.1视距传播

4.6.2电离层传播

4.6.3外层空间传播

4.6.4地面波传播

4.6.5地壳传播

4.6.6各波段电磁波传播的特点

课后练习题

第5章传输线概述

5.1传输线基本概念

5.1.1传输线的种类

5.1.2传输线的工作状态

5.2矩形波导

5.2.1矩形波导中的主模

5.2.2矩形波导中其他模式的电磁波

5.3传输线的参数

5.3.1传输线的传播常数

5.3.2传输线的特性阻抗

5.3.3传输线的输入阻抗

5.3.4传输线的反射系数

5.3.5传输线的驻波比

5.4传输线的应用

课后练习题

第6章常用微波器件

6.1常用微波器件及其参数

6.2常用微波器件的应用

课后练习题

第7章天线技术

7.1天线的基本概念及参数

7.1.1电基本振子及其辐射特点

7.1.2天线的主要特性参数

7.1.3接收天线的特性参数

7.2对称振子天线

7.2.1对称振子上的电流分布

7.2.2对称振子的辐射场

7.2.3对称振子的方向特性

7.2.4对称振子的辐射功率

7.2.5对称振子的辐射阻抗

7.2.6对称振子的输入阻抗

7.3单极天线

7.4天线阵

7.4.1天线阵原理

7.4.2二元阵的方向特性

7.4.3均匀直线式天线阵

7.5引向天线

7.5.1引向天线的工作原理

7.5.2引向天线的设计

7.6宽频带天线

7.6.1螺旋天线

7.6.2对数周期天线

7.7缝隙天线

7.7.1理想缝隙天线

7.7.2波导缝隙天线

7.8微带天线

7.8.1微带天线的结构

7.8.2微带天线的辐射原理

7.9面天线

7.9.1面天线的结构

7.9.2喇叭天线

课后练习题

第8章天线在通信领域中的应用

8.1天线在物联网中的应用

8.1.1物联网及其应用简介

8.1.2物联网中的天线

8.1.3射频识别系统中的天线

8.2天线在广播电视信号发射中的应用

8.2.1广播电视发射天线的特点和要求

8.2.2旋转场天线

8.2.3蝙蝠翼天线

课后练习题

第二部分仿真篇

常用微波EDA仿真软件简介

仿真案例1平面波的仿真

仿真案例2矩形波导的仿真

仿真案例3行波与驻波的仿真

仿真案例4对称振子天线的仿真

仿真案例5对称振子天线阵的仿真

仿真案例6引向天线的仿真

仿真案例7微带天线的仿真

仿真案例8鞭状天线的仿真

仿真案例9手机螺旋天线的仿真

仿真案例10手机PIFA天线的仿真

仿真案例11高频13.56MHz RFID标签天线的仿真

仿真案例12超高频RFID八木标签天线的仿真

仿真案例13近距离超高频RFID标签天线的仿真

仿真案例14超高频RFID变形偶极子标签天线的ADS仿真

仿真案例15超高频RFID抗金属标签天线的仿真

仿真案例16超高频RFID读写器天线的仿真

仿真案例17带通滤波器的ADS仿真

仿真案例18低通滤波器的ADS仿真

第三部分实践篇

实验1标量网络分析仪的基本操作

实验2矢量网络分析仪的基本操作

实验3频谱分析仪的基本操作

实验4波导测量系统中波导波长的测量

实验5用波导测量系统测量驻波比

实验6用波导测量系统测量阻抗

实验7用网络分析仪测量滤波器参数

实验8用网络分析仪测量功分器参数

实验9用网络分析仪测量天线回波损耗

实验10天线方向性的测量

实验11无线频谱侦测分析

实验12射频同轴电缆的常规性能与测试

实验13自制无线网卡天线

实验14标签天线的制作

实验15电子标签读取距离的测量及分析

实验16标签天线读取方向图的测量

实验17超高频RFID电子标签的读写操作

实验18校园RFID车辆门禁系统的安装

参考文献

作者简介

《应用型本科电子及通信工程专业"十三五"规划教材:电磁波与天线仿真及实践》主要有三部分内容：一是基础篇，主要介绍电磁场与电磁波基本概念和相关技术，之后对电磁波传播、常用器件及天线进行了重点介绍；二是仿真篇，采用HFSS和ADS等仿真软件，针对电磁波传播、传输线、常用器件及天线，给出了18个带有详细步骤的仿真案例；三是实践篇，针对无线电技术、微波技术、电子信息技术、物联网应用技术和其他相关专业学生和工程技术人员的学习实践需要，给出了18个实验。读者可以结合学习的需要选做相关仿真案例和实验，建议第二和第三部分的学习与第壹部分相关基本概念的学习同时进行，这样便于把抽象的知识具体化。

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