本書分為兩部分，第一部分為第1～5章，是與電磁場有關(guān)的傳輸線、波導理論以及與電磁輻射有關(guān)的天線基本理論、天線仿真，其可以作為本科生高年級階段電磁場的深入教材。第二部分為第6～9章，是關(guān)于計算電磁學的內(nèi)容，其可以作為高年級本科生階段計算電磁學課程的教材，也可作為研究生階段的基礎電磁計算理論教材。計算電磁學課程的教材比較少，希望本書能滿足大家的需要。本書的編寫意圖是希望學生可以較為容易地從第一部分課程過渡到第二部分課程。

雖然本書的第一部分介紹的是電磁場傳播理論，但其涵蓋的內(nèi)容與現(xiàn)有教材有所不同，這主要是因為本科生的課程體系在過去二十年中有了較大的改變。許多大學已經(jīng)減少了必修課的數(shù)量，以便學生更為自由地取舍與學習，這就導致在大多數(shù)高校的電子信息類專業(yè)中，本科生只有一門電磁場的必修課程，因而研究生在入學時對基礎電磁理論的掌握情況差異很大，尤其是計算電磁學知識。為了應對這一挑戰(zhàn)，使不同層次的學生均能從中受益，本書的內(nèi)容既涵蓋基礎理論，也涵蓋傳輸線理論、波導理論、電磁場輻射有關(guān)的天線理論。

在撰寫本書時，筆者始終遵循下列原則。

① 本書并不是要作為一本包羅萬象的參考書。它應包含足夠的傳輸線、波導、天線的基礎知識，使電子信息類專業(yè)的研究生在未來研究高級課題時有足夠的知識準備，并且所有內(nèi)容應該能在一學期內(nèi)講授完。因此，對該部分涵蓋的內(nèi)容進行了非常仔細的篩選。

② 教材的形式應該適合課堂教學和自學，而不是作為參考書使用。對于課堂教學，循序漸進地介紹新思想和新概念通常更為合適，因此首先講傳輸線、波導、電磁輻射等。

③ 電磁理論是從麥克斯韋方程出發(fā)，以數(shù)學為工具推導發(fā)展而來的，因而在介紹每一部分內(nèi)容時，都應該從麥克斯韋方程，或者基于麥克斯韋方程的定理開始。本書的第二部分介紹了幾種重要的計算電磁學方法，它們在工程應用中得到了廣泛使用。這些方法包括有限差分法（特別是時域有限差分法）、有限元法和基于積分方程的矩量法，它們是電磁場數(shù)值分析中的三種最基本方法。學生在熟練掌握這三種方法后，可以很容易地學習其他數(shù)值方法。第二部分還介紹了求解積分方程的快速算法以及結(jié)合不同數(shù)值方法的混合方法，掌握這些技術(shù)就能更有效地處理復雜電磁問題。隨著計算電磁學這一電磁分析和仿真工具得到越來越廣泛的應用，基于上述內(nèi)容的計算電磁學課程也越來越受歡迎。這門課程被許多非電磁方向甚至非電子信息類專業(yè)的學生選修。

書中第1章講述了傳輸線理論；緊接著第2章講了波導理論，主要是矩形波導、圓形波導以及同軸線波導；然后第3章講述了天線的輻射和基本參數(shù)概念；第4章講述了天線的仿真，舉例說明了HFSS軟件的用法，討論了分形天線的概念和設計方法，學生可以更好地理解電磁場的輻射原理；第5章討論了面天線，面元的輻射可以用數(shù)學方程來描述，它們滿足麥克斯韋方程，反射面天線是經(jīng)典的面天線之一，因此對該類型天線進行了討論；第6章主要討論了矩量法，矩量法是經(jīng)典的計算電磁方法之一，給出了幾個矩量法的例子；第7章討論了變分法，該方法應用非常廣泛，在電磁計算領(lǐng)域也得到廣泛應用；第8章討論了時域有限差分法，講述了該方法的基本原理，以及一維、二維和三維方法，給出了幾個應用的例子，一個是計算微帶天線，一個是計算求解聲學問題，以及薛定諤方程的求解；最后第9章討論了有限元方法。

本書第7、第9章由陸艷蘋編著，其余章節(jié)均由單志勇編著。

由于筆者水平有限，書中不足之處在所難免，請讀者批評指正。



編著者

2019年9月