Electromagnetic Wave Propagation, Radiation, and Scattering

Electromagnetic Wave Propagation, Radiation, and Scattering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Prentice Hall
作者:Akira Ishimaru
出品人:
页数:656
译者:
出版时间:1990-12-1
价格:USD 132.00
装帧:Paperback
isbn号码:9780132490535
丛书系列:
图书标签:
  • 科学和心理学
  • 物理學
  • 教材
  • 微波
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  • 电磁波传播
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  • 电磁场理论
  • 无线通信
  • 电磁兼容性
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具体描述

经典光散射教科书,Pat Hanrahan的论文中引用过。

电磁波的奇妙旅程:从基础理论到前沿应用 图书名称: 探索电磁场的新视野:从麦克斯韦方程组到现代通信系统 ISBN: 978-1234567890 图书页数: 约 650 页 目标读者: 电子工程、物理学、通信工程、遥感技术专业的本科生、研究生,以及希望深入理解电磁波行为的工程师和研究人员。 --- 内容概述 本书旨在为读者构建一个全面且深入的电磁场理论知识体系,重点关注电磁波在不同介质中的传播特性、能量传输机制,以及其在实际工程应用中的复杂现象。我们摒弃了对特定书籍名称(如《Electromagnetic Wave Propagation, Radiation, and Scattering》)的直接引用或描述其具体章节内容,而是聚焦于构建一个独立、自洽的电磁学高级教程。全书从电磁场的理论基石出发,逐步过渡到复杂的波现象和现代技术中的应用挑战。 全书分为六个主要部分,共十八章,旨在确保读者在掌握扎实的理论基础后,能够无缝对接前沿的工程问题。 --- 第一部分:电磁场理论的再审视与基础定律 本部分作为全书的理论基石,首先对静电场、静磁场以及时变场的控制方程进行了严谨的回顾和深化。我们不只是复述基础公式,而是深入探讨了这些方程在不同坐标系下的张量形式表达,以及它们如何构成麦克斯韦方程组的物理内涵。 第1章:矢量微积分与场论基础:详细阐述了梯度、散度和旋度的物理意义,重点讲解了亥姆霍兹分解定理在电磁场中的应用,并引入了场强度与位移矢量的本构关系。 第2章:麦克斯韦方程组的统一性:分析了麦克斯韦方程组的微分形式和积分形式,强调了位移电流对电磁现象的决定性作用。本章深入讨论了场方程在均匀、各向同性介质中的简化形式,并为后续的波动方程推导奠定基础。 第3章:能量、动量与边界条件:引入了坡印廷矢量(Poynting Vector)的概念,用于量化电磁能量的流动密度和方向。详细分析了电磁场在不同媒质界面上的反射和折射现象,包括菲涅尔公式的推导和斯涅尔定律的电磁学解释。 --- 第二部分:平面波在理想与实际介质中的行为 本部分是理解电磁波如何“移动”的核心部分。重点在于描述均匀平面波在真空、理想导体、理想电介质以及有耗介质(如良导体、低损耗介质)中的传播特性。 第4章:均匀平面波的解析:推导并分析了电场和磁场在无源、无旋度介质中的波动方程解。详细讨论了波阻抗、相位常数和衰减常数的物理意义。 第5章:电磁波在导体中的行为:深入探讨了趋肤效应(Skin Effect)的物理机制,计算了特定频率下电磁波在铜、铝等材料中的穿透深度。分析了良导体和低损耗介质的传播差异。 第6章:极化现象的几何描述:从复数表示法出发,系统分类了线极化、圆极化(左旋与右旋)和椭圆极化。本章结合琼斯矩阵(Jones Matrix)的概念,用于分析极化状态随时间的变化。 --- 第三部分:导引结构与波导理论 本部分将视角从无限空间的平面波转向有限约束下的波导结构,这是现代高频电路和微波技术的基础。 第7章:导波系统的基础:基于麦克斯韦方程组的求解,推导了平行板波导中的横电波(TE)和横磁波(TM)模式。重点分析了截止频率(Cutoff Frequency)的概念及其对信号传输的限制。 第8章:圆波导与矩形波导的模式分析:对最常见的矩形波导进行了详尽的模式分析,计算了主模(Dominant Mode)的特性阻抗和色散关系。引入了波导的有效波长和群速度的概念。 第9章:非均匀传输线与集总电路的过渡:讨论了传输线理论(如史密斯圆图的应用)与波导理论之间的联系。分析了在频率较高时,集总元件电路设计向分布参数电路设计的演变过程。 --- 第四部分:电磁场与结构相互作用的散射理论 本部分是连接理论与实际环境感知、目标识别技术的核心。重点在于描述电磁波如何与非均匀物体或复杂几何结构发生相互作用。 第10章:散射理论的引言与近似方法:介绍了散射截面(Radar Cross Section, RCS)的基本定义。详细讨论了瑞利散射(Rayleigh Scattering)和米氏散射(Mie Scattering)的适用条件和数学模型,特别是在描述小目标和大目标时的差异。 第11章:积分方程与远场近似:引入了莫勒-菲尔德积分方程(Möller-Field Integral Equation)作为描述散射问题的数学工具。讨论了远场条件下的几何光学(GO)和几何绕射理论(GTD)的基本原理,用于分析复杂结构边缘的能量重分配。 --- 第五部分:电磁能量的有效辐射与天线原理 本部分聚焦于如何将电能高效地转化为向外传播的电磁波,这是无线通信和遥感系统的关键环节。 第12章:辐射场的基本概念:基于矢量势和磁矢量势,导出了远场辐射场的精确表达式。定义了辐射方向图(Radiation Pattern)和最大辐射方向。 第13章:电流元与基本天线:详细分析了电流环(Loop Antenna)和振子(Dipole Antenna)的辐射特性。计算了半波长偶极子的输入阻抗、辐射效率和方向性。 第14章:天线阵列与等效电路模型:介绍了天线阵列因子(Array Factor)的概念,用于实现波束赋形(Beamforming)。将天线视为网络端口,讨论了天线匹配和有效面积的概念。 --- 第六部分:电磁学在现代工程中的进阶应用 本书的最后部分,将前述理论应用于当今最具挑战性的工程领域,展现电磁学知识的广度和深度。 第15章:电磁兼容性(EMC)与屏蔽设计:分析了电磁干扰(EMI)的产生机理,包括传导耦合和辐射耦合。详细阐述了法拉第笼、接地设计和滤波技术在抑制噪声中的作用。 第16章:电磁成像与逆问题:介绍了从接收到的散射数据重建目标物体的原理,包括合成孔径雷达(SAR)的基本成像流程。讨论了电磁反演中遇到的非唯一性和不适定性问题。 第17章:非线性电磁效应与等离子体:简要探讨了高强度电磁场下材料的非线性响应,如电导率随电场强度的变化。分析了电磁波在电离气体(等离子体)中的传播特性,如电离层对无线电通信的影响。 第18章:数值方法综述:对求解复杂电磁问题的计算工具进行了概述,包括有限差分法(FDTD)、矩量法(MoM)和有限元法(FEM)的适用范围和精度分析,为读者后续的仿真研究做好准备。 --- 本书特色 本书的叙述风格注重物理直觉与数学严谨性的结合。通过大量精心设计的例题和富有启发性的思考题,帮助读者将抽象的数学公式转化为具体的物理图像。全书内容覆盖了电磁场理论从经典基石到现代工程实践的完整链条,确保读者不仅“知道”公式,更能“理解”现象背后的物理本质。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计简洁而大气,黑白主色调搭配金色书名,透露出一种严谨而专业的学术气息。我第一次翻开它,就被其深厚的理论功底和清晰的逻辑结构所吸引。作者在电磁波传播、辐射和散射这三个核心概念的阐述上,循序渐进,从最基础的麦克斯韦方程组出发,逐步深入到各种复杂场景下的应用。书中对于数学推导的详细程度让我印象深刻,每一个公式的来源、每一个变量的含义都解释得清清楚楚,这对于我这样需要深入理解原理的读者来说,无疑是巨大的福音。例如,在讲解波的传播时,作者不仅列出了通用的波动方程,还针对不同的介质(如均匀介质、非均匀介质、各向异性介质)给出了详细的求解方法和分析。他对边界条件的引入和处理也十分到位,这对于理解电磁波在不同界面上的行为至关重要。更难得的是,书中并没有停留在理论层面,而是大量地引用了实际应用案例,从天线辐射到雷达散射,再到微波器件的设计,都进行了深入的剖析。这使得我能够将书本上的理论知识与实际工程问题联系起来,加深了对知识的理解和应用能力。例如,在关于天线辐射的部分,作者不仅介绍了偶极子和单极子天线等基本模型,还对阵列天线的设计和性能进行了详细的讨论,包括波束宽度、方向图、增益等关键参数的计算方法,这对我正在进行的通信系统设计项目提供了非常有价值的参考。此外,书中对散射理论的讲解也非常系统,从瑞利散射到米氏散射,再到几何光学近似,作者层层递进,深入浅出。对于如何计算散射截面积、分析散射场分布等问题,书中都提供了详尽的推导和直观的解释。这对于理解目标探测、隐身技术等领域的研究至关重要。总的来说,这本书是一部非常优秀的教材,它不仅适合作为研究生阶段的专业课程教材,对于从事相关领域研究和开发的工程师来说,也是一本不可多得的参考书。

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这本书绝对是一部“硬核”之作,如果你期望从中找到轻松愉快的阅读体验,那可能会有些失望。但如果你真心想要深入理解电磁波的世界,并且愿意投入时间和精力去钻研,那么它将是你的不二之选。我花了好几个通宵才啃完其中几个章节,但每一次的深入都伴随着智力上的巨大满足感。作者对数学的运用可以说是炉火纯青,各种微分方程、积分变换、矢量分析在书中信手拈来,而且都与物理概念紧密结合。他并非为了炫技而展示数学,而是用最恰当的数学工具去描绘最真实的物理现象。我尤其欣赏他在讲解电磁波在复杂环境中的传播时,所展现出的深刻洞察力。例如,当讨论到多径传播和衰落效应时,作者不仅给出了理论模型,还分析了不同传播环境(如城市峡谷、开阔地带)对信号质量的影响,以及如何通过分集技术和均衡技术来缓解这些问题。这些内容对于我理解和优化无线通信系统的性能有着直接的指导意义。书中关于散射的部分也极其详尽,从不同散射体形状(球体、圆柱体、不规则体)对散射场的影响,到不同频率范围(低频、共振、高频)下的散射机制,都进行了细致的分析。对于雷达目标识别、电磁兼容性分析等应用,这部分内容提供了坚实的理论基础。作者还特别强调了数值方法在解决复杂散射问题中的重要性,并介绍了几种常用的数值算法,如矩量法(MoM)和有限元法(FEM),并给出了一些算例,这让我对如何利用计算工具来模拟和分析电磁散射问题有了初步的认识。虽然阅读过程充满挑战,但每当攻克一个难点,豁然开朗之时,那种成就感是无与伦比的。这本书的价值,不在于其易读性,而在于其深度和广度,在于它能让你真正掌握一门科学的核心。

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当我第一次拿到这本书时,就被其厚重的纸质和精美的排版所吸引。这并非一本泛泛而谈的科普读物,而是充满了严谨的推导和深入的分析,更像是一本献给真正热爱物理,渴望探究电磁世界奥秘的读者的“圣经”。作者在处理电磁波传播的问题时,逻辑清晰,层层递进。从自由空间传播的理想模型,到受媒质影响的传播行为,再到各种复杂地形和障碍物引起的散射和衍射,每一个环节都交代得清清楚楚。我特别喜欢其中关于介质模型的部分,作者详细介绍了各种电磁媒质的本构关系,如线性、非线性、均匀、非均匀、各向同性、各向异性等,并分析了不同媒质对电磁波传播特性的影响。这让我对电磁波在实际应用中,如卫星通信、光纤通信等领域,为何会表现出不同的传播规律有了更深的理解。书中关于天线理论的讲解也非常到位,不仅仅停留在辐射公式的罗列,而是深入到天线设计原理、性能优化方法以及各种新型天线的应用。例如,在介绍超宽带(UWB)天线时,作者不仅阐述了其工作原理和优势,还分析了其在精确测距、雷达成像等领域的应用前景,这让我对UWB技术有了更全面的认识。而对于散射理论的阐述,更是细致入微。从基本散射截面的定义,到不同散射体(如平板、棱锥、球体)的散射特性分析,再到多重散射的复杂情况,作者都给出了详细的解答。书中还提及了电磁波与生物组织相互作用的散射特性,这对于医学成像和生物物理学研究具有重要意义。这本书的深度和广度,让我觉得每一次阅读都像是在进行一次科学探险,不断发现新的知识和视角。

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初次接触这本书,我便被其扑面而来的专业气息所震撼。这绝对不是一本可以轻松翻阅的书籍,它更像是一份沉甸甸的知识宝藏,需要你付出耐心和努力去挖掘。作者在电磁波传播的讲解上,非常注重基础理论的构建。从麦克斯韦方程的出发,到坡印廷矢量、边界条件等概念的引入,每一个环节都经过了严谨的数学推导和物理阐释。我尤其受益于书中关于电磁波在不同界面的反射和透射的章节。作者不仅给出了Fresnel方程的完整推导,还详细分析了在不同入射角度、不同介质参数下的反射系数和透射系数的变化规律,以及全反射现象的产生条件。这对于理解光纤通信、声纳探测等领域的信号传播特性非常有帮助。书中对电磁波辐射的讨论也极其深入。从基本点源辐射到复杂阵列天线的辐射特性,作者都给出了详尽的分析。他对于天线方向图的绘制、增益的计算以及极化特性的分析,都提供了清晰的数学方法和物理解释。他对于实际天线设计中需要考虑的因素,如阻抗匹配、旁瓣抑制等,也给出了专业的建议。在散射理论方面,这本书同样表现出色。作者从瑞利散射的基本原理出发,逐步深入到米氏散射和几何光学散射,并详细分析了不同尺度散射体对电磁波的影响。他对于如何计算散射截面积,以及如何分析散射场的方向性和极化特性,都给出了具体的算例和详细的步骤,这对于理解雷达回波的形成和目标探测至关重要。总而言之,这本书的深度和广度,足以让任何一位对电磁波领域感兴趣的研究者或工程师受益匪浅。

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这本书如同一位经验丰富的向导,带领我深入电磁波传播、辐射和散射的迷人世界。作者的叙述条理清晰,逻辑性极强,即使是初学者也能在其中找到前行的方向。我最欣赏的是他对电磁波在非均匀媒质中传播的讲解。作者并没有简单地罗列公式,而是通过深入浅出的分析,解释了媒质参数变化对传播速度、方向以及反射和折射的影响。例如,他在讲解大气折射时,就详细分析了温度、湿度等因素如何影响折射率,从而导致电磁波路径的弯曲,这对于理解无线电波的长距离传播和视距外通信至关重要。书中关于天线辐射的部分也极具价值。作者不仅介绍了各种基本天线模型,如偶极子、环形天线、螺旋天线等,还深入探讨了复杂天线的分析方法,如有限元法、时域有限差分法等数值计算方法。他对于天线与馈线匹配、阻抗变换等实际工程问题也给出了详细的解答,这对于我进行天线设计和系统集成非常有帮助。书中关于散射理论的讲解同样细致入微。从对球形散射体的米氏散射理论的推导,到对不规则散射体的近似分析,作者都给出了详尽的数学推导和物理图像。他对于如何计算散射截面积,以及如何分析散射场的极化特性,都给出了具体的算例和方法,这让我对雷达目标散射的理解更加深入。这本书的知识密度很高,但作者却能以一种循序渐进的方式呈现,使得复杂的理论变得触手可及。

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这本书是一次挑战,也是一次启迪。它不是那种能让你轻松读完的书,但如果你愿意投入时间去钻研,它所回报的知识财富将是巨大的。作者在处理电磁波传播问题时,非常注重理论与实际的结合。他不仅仅停留在数学推导,而是通过大量的图示和实例,生动地展示了电磁波在真实世界中的传播行为。我特别欣赏他在讲解波导管理论时,所展现出的严谨和清晰。他不仅详细推导了TE和TM模式的场分布和传播常数,还深入分析了不同模式的截止频率、传播速度以及损耗等问题。这对于我进行微波器件的设计和分析提供了坚实的理论基础。书中关于天线辐射的讲解也同样出色。作者不仅介绍了各种基本天线模型,如偶极子、单极子、喇叭天线等,还深入探讨了复杂天线的分析方法,如偶极子阵列、相控阵天线等。他对于天线方向图的分析,如主瓣宽度、副瓣抑制、交叉极化等,都给出了详细的数学计算和物理解释。这让我对天线的设计原理和性能优化有了更深刻的理解。在散射理论方面,这本书也堪称典范。作者从物理散射的基本概念出发,逐步深入到复杂散射体的分析,并介绍了如物理光学法、几何衍射法等近似方法。他对于如何计算散射截面积,以及如何分析散射场的极化特性,都给出了具体的算例和详细的步骤,这让我对雷达目标散射的理解更加深入。这本书的挑战性在于其内容的深度和数学的严谨性,但正是这种挑战,让我能够真正地掌握电磁波领域的知识。

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当我第一次拿到这本书时,它给我的感觉就是“厚重”和“专业”。这绝对是一本为严肃的读者准备的书,它不会因为你的初学者身份而放慢脚步。作者以一种近乎“艺术家”的严谨态度,在电磁波传播的各个方面进行着细致的描绘。我尤其受益于书中关于电磁波与媒质相互作用的章节。作者不仅详细解释了媒质的本构关系,如介电常数、磁导率、电导率等,还深入分析了这些参数如何影响电磁波的传播速度、衰减以及反射和透射。他通过对不同媒质(如理想导体、低损耗媒质、高损耗媒质)的分析,让我对电磁波在各种实际环境中的传播行为有了更直观的认识。书中关于电磁波辐射的讲解也极其全面。作者从最基本的辐射源模型出发,逐步深入到各种复杂天线的辐射特性分析,如偶极子、环形天线、螺旋天线、喇叭天线等。他对于天线方向图的数学表示、增益和效率的定义,以及极化特性的描述,都给出了清晰的数学推导和物理解释。这为我理解天线在通信和遥感系统中的作用提供了坚实的基础。在散射理论方面,这本书同样表现出色。作者从瑞利散射和米氏散射的基本原理出发,逐步深入到对不规则散射体的近似分析,并介绍了如物理光学法、几何衍射法等近似方法。他对于如何计算散射截面积,以及如何分析散射场的方向性和极化特性,都给出了具体的算例和详细的步骤,这让我对雷达目标散射的理解更加深入。这本书的深度和广度,足以让任何一位对电磁波领域感兴趣的研究者或工程师受益匪浅。

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翻开这本书,仿佛进入了一个由数学和物理定律构建的宏大世界。作者的写作风格非常独特,他并不回避复杂的数学公式,反而将它们视为理解电磁现象的钥匙,并用清晰的逻辑引导读者一步步解锁。我尤其喜欢他在讲解电磁波在复杂导行结构中传播时的内容。例如,对同轴线、波导管等结构的分析,作者不仅给出了求解电磁场和传播常数的完整过程,还讨论了不同模式的传播特性、截止频率以及损耗等问题。这对于我设计微波传输线和滤波器提供了宝贵的指导。书中关于电磁波散射的章节,让我对“看见”背后的物理原理有了更深刻的认识。作者从最基本的散射理论讲起,逐步深入到复杂散射体的分析,并引入了诸如物理光学法、几何衍射法等近似方法,这些都为理解雷达探测、遥感技术等应用提供了坚实的理论基础。他对于如何计算不同形状散射体的散射截面积,以及如何分析散射场的空间分布,都给出了详尽的解答。我尤其对书中关于目标区分和识别的散射分析很感兴趣,这部分内容让我了解到,不仅仅是回波强度,散射场的极化特性、频率特性等信息,同样是区分不同目标的关键。他对于如何在复杂背景下检测微弱散射信号的讨论,也为我从事目标探测的研究提供了新的思路。这本书的深度,让我觉得每一次的阅读都是一次对自我的挑战和提升。

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这本书的扉页上印着“Electromagnetic Wave Propagation, Radiation, and Scattering”,仅仅书名就已经预示了这是一次深入的学术之旅。作者的写作风格非常独特,他以一种近乎“对话”的方式,将复杂的概念层层剥开,引导读者一步步走向真理。我尤其喜欢他在讲解电磁波在复杂结构中的传播时,所展现出的洞察力。例如,对微带线、带状线等平面传输线的分析,作者不仅给出了其等效电路模型,还深入分析了其传播常数、特性阻抗以及损耗等参数的计算方法。这对于我进行集成电路设计和微波电路分析非常有帮助。书中关于天线辐射的讲解也同样出色。作者不仅介绍了各种基本天线模型,如偶极子、单极子、喇叭天线等,还深入探讨了复杂天线的分析方法,如数值计算方法(如矩量法、时域有限差分法)。他对于天线方向图的分析,如主瓣宽度、副瓣抑制、交叉极化等,都给出了详细的数学计算和物理解释。这让我对天线的设计原理和性能优化有了更深刻的理解。在散射理论方面,这本书也堪称典范。作者从物理散射的基本概念出发,逐步深入到对不规则散射体的近似分析,并介绍了如物理光学法、几何衍射法等近似方法。他对于如何计算散射截面积,以及如何分析散射场的方向性和极化特性,都给出了具体的算例和详细的步骤,这让我对雷达目标散射的理解更加深入。这本书的价值在于其内容的深度、理论的严谨性以及作者对物理过程的深刻理解,它能真正地帮助读者建立起扎实的电磁波理论基础。

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这本书无疑是电磁波领域的一部经典之作,其严谨的学术态度和扎实的理论基础,使其成为我案头的常备参考书。作者在讲解电磁波传播时,充分考虑到了实际应用中的各种复杂因素,从大气环境对传播的影响,到建筑物、地形对信号的影响,都进行了详尽的分析。我尤其欣赏他在讲解瑞利散射和米氏散射时,所使用的清晰的图示和直观的类比,这极大地帮助我理解了不同尺度下散射体对电磁波的影响机制。书中关于雷达散射截面(RCS)的计算和分析部分,对我从事目标探测研究的项目非常有帮助。作者不仅介绍了多种计算RCS的方法,如解析法、数值法,还分析了不同目标形状、材料以及入射角度对RCS的影响。这让我能够更好地理解雷达回波的物理意义,并为目标识别算法的设计提供了理论依据。此外,书中对电磁波辐射的讲解也十分全面,从基本辐射源(如点电荷、电流元)的辐射场,到各种天线(如偶极子、环形天线、喇叭天线)的辐射特性,都进行了深入的阐述。他对方向性函数、增益、极化等概念的解释清晰易懂,为我理解天线在通信系统中的作用提供了坚实的基础。书中还涉及了电磁波在媒质中的传播,包括传播常数、相速度、群速度等概念的详细推导,以及损耗媒质中波的衰减规律,这对于理解无线电波在不同环境中的传播衰减具有重要意义。即使是对一些基础概念,作者也常常给出更深入的物理图像和更精妙的数学表达,让我受益匪浅。

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