目錄
第1章 引言 1
1.1 海洋電磁學研究意義 1
1.2 海洋電磁學歷史回顧 2
1.3 海洋電磁學現(xiàn)狀分析 5
1.3.1 學科交叉 5
1.3.2 應用領域 9
1.3.3 研究熱點 10
1.4 海洋電磁學研究難點 13
1.4.1 海洋環(huán)境對電磁波傳播的影響 13
1.4.2 海洋電磁研究面臨的挑戰(zhàn)及對策 18
1.4.3 研究潛在突破方向 21
思考題 23
第2章 電磁學基本知識 24
2.1 電磁場基本概念和定義 24
2.1.1 電磁場中的基本物理量 24
2.1.2 靜態(tài)電磁場 26
2.1.3 電磁場的邊界條件 29
2.1.4 時變電磁場 32
2.2 電磁波的產生與傳播 35
2.2.1 電磁波的產生 35
2.2.2 電磁波的波動方程及其解 38
2.2.3 自由空間中的均勻平面波 40
2.2.4 電磁波的極化 41
2.3 電磁波與物質的相互作用 43
2.3.1 物質對電磁波的吸收 43
2.3.2 均勻平面波在典型媒質中的傳播 45
2.3.3 平面波的反射與透射 50
2.3.4 電磁波的散射與衍射 55
2.4 傳輸線與波導 58
2.4.1 傳輸線模型 58
2.4.2 傳輸線特性 62
2.4.3 典型傳輸線 64
2.4.4 波導理論 67
2.5 天線基礎知識 69
2.5.1 基本概念 69
2.5.2 天線參數(shù) 70
2.5.3 基本原理 74
思考題 77
第3章 海面電磁波傳播 78
3.1 海面電磁環(huán)境 78
3.1.1 海水的電磁特性 78
3.1.2 海面粗糙度 80
3.1.3 海面形態(tài)及建模 81
3.2 海面電磁波的傳播特性 83
3.2.1 海面反射 83
3.2.2 海面散射 84
3.2.3 海面折射 85
3.2.4 衰減特性 85
3.2.5 海面電磁波傳播的影響因素 87
3.3 大氣對沿海面電磁波傳播的影響 90
3.3.1 大氣成分與電磁波的相互作用 90
3.3.2 氣候條件影響 91
3.3.3 海洋大氣波導 92
3.4 海面電磁波傳播模型 94
3.4.1 常用模型介紹 94
3.4.2 模型的應用與限制 95
3.5 海面電磁環(huán)境下的通信與雷達應用 96
3.5.1 海上通信特點與挑戰(zhàn) 96
3.5.2 雷達在海面監(jiān)測中的應用 98
思考題 99
第4章 海水中電磁波傳播 100
4.1 海水中的電磁環(huán)境 100
4.1.1 概述 100
4.1.2 海洋環(huán)境的影響 101
4.1.3 海水中的電磁噪聲 107
4.2 海洋環(huán)境下的電磁波傳播 111
4.2.1 海水中電磁波的衰減特性 111
4.2.2 海水中電磁波的傳播特性 112
4.2.3 海洋環(huán)境傳播模式 114
4.3 海水中電磁波傳播模型 116
4.3.1 常用模型 116
4.3.2 模型參數(shù) 116
4.4 水下電磁通信與探測應用 118
4.4.1 水下電磁通信技術 118
4.4.2 水下電磁探測技術 120
思考題 123
第5章 海洋電磁學中的數(shù)值方法 124
5.1 計算電磁學基本概念 124
5.1.1 數(shù)值分析方法的基本原理 124
5.1.2 電磁數(shù)值計算的基本概念 127
5.2 常用數(shù)值方法 128
5.2.1 有限差分法 128
5.2.2 有限元法 131
5.2.3 矩量法 133
5.3 海洋電磁問題的數(shù)值計算實例 134
5.3.1 選擇數(shù)值方法 134
5.3.2 實例介紹及討論 136
5.4 海洋電磁計算的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢 141
5.4.1 面臨的主要技術挑戰(zhàn) 141
5.4.2 發(fā)展趨勢介紹與預測 142
思考題 143
參考文獻 144
附錄 海洋電磁學中常用的數(shù)學知識 146