出版说明
随着我国高等教育规模的扩大和产业结构调整的进一步完善,社会对高层次应用型人才的需求将更加迫切。各地高校紧密结合地方经济建设发展需要,科学运用市场调节机制,合理调整和配置教育资源,在改革和改造传统学科专业的基础上,加强工程型和应用型学科专业建设,积极设置主要面向地方支柱产业、高新技术产业、服务业的工程型和应用型学科专业,积极为地方经济建设输送各类应用型人才。各高校加大了使用信息科学等现代科学技术提升、改造传统学科专业的力度,从而实现传统学科专业向工程型和应用型学科专业的发展与转变。在发挥传统学科专业师资力量强、办学经验丰富、教学资源充裕等优势的同时,不断更新其教学内容、改革课程体系,使工程型和应用型学科专业教育与经济建设相适应。
为了配合高校工程型和应用型学科专业的建设和发展,急需出版一批内容新、体系新、方法新、手段新的高水平电子信息类专业课程教材。目前,工程型和应用型学科专业电子信息类专业课程教材的建设工作仍滞后于教学改革的实践,如现有的电子信息类专业教材中有不少内容陈旧(依然用传统专业电子信息教材代替工程型和应用型学科专业教材),重理论、轻实践,不能满足新的教学计划、课程设置的需要;一些课程的教材可供选择的品种太少;一些基础课的教材虽然品种较多,但低水平重复严重;有些教材内容庞杂,书越编越厚;专业课教材、教学辅助教材及教学参考书短缺,等等,都不利于学生能力的提高和素质的培养。为此,在教育部相关教学指导委员会专家的指导和建议下,清华大学出版社组织出版本系列教材,以满足工程型和应用型电子信息类专业课程教学的需要。本系列教材在规划过程中体现了如下一些基本原则和特点:
(1)系列教材主要是电子信息学科基础课程教材,面向工程技术应用培养。本系列教材在内容上坚持基本理论适度,反映基本理论和原理的综合应用,强调工程实践和应用环节。电子信息学科历经了一个多世纪的发展,已经形成了一个完整、科学的理论体系,这些理论是这一领域技术发展的强大源泉,基于理论的技术创新、开发与应用显得更为重要。
(2)系列教材体现了电子信息学科使用新的分析方法和手段解决工程实际问题。利用计算机强大功能和仿真设计软件,使得电子信息领域中大量复杂的理论计算、变换分析等变得快速简单。教材充分体现了利用计算机解决理论分析与解算实际工程电路的途径与方法。
(3)系列教材体现了新技术、新器件的开发应用实践。电子信息产业中仪器、设备、产品都已使用高集成化的模块,且不仅仅由硬件来实现,而是大量使用软件和硬件相结合方法,使得产品性价比很高,如何使学生掌握这些先进的技术、创造性地开发应用新技术是本系列教材的一个重要特点。
(4)以学生知识、能力、素质协调发展为宗旨,系列教材编写内容充分注意了学生创新能力和实践能力的培养,加强了实验实践环节,各门课程均配有独立的实验课程和课程设计。
(5)21世纪是信息时代,学生获取知识可以是多种媒体形式和多种渠道的,而不再局限于课堂上,因而传授知识不再以教师为中心,以教材为惟一依托,而应该多为学生提供各类学习资料(如网络教材,CAI课件,学习指导书等)。应创造一种新的学习环境(如讨论,自学,设计制作竞赛等),让学生成为学习主体。该系列教材以计算机、网络和实验室为载体,配有多种辅助学习资料,提高学生学习兴趣。
繁荣教材出版事业,提高教材质量的关键是教师。建立一支高水平的以老带新的教材编写队伍才能保证教材的编写质量和建设力度,希望有志于教材建设的教师能够加入到我们的编写队伍中来。
21世纪高等学校电子信息工程型规划教材编委会
联系人:魏江江weijj@tup.tsinghua.edu.cn
前言
电磁场基础前言随着信息时代的到来,电磁场理论的应用日益普遍,电磁场课程已成为电子信息类专业本科生必修的一门专业基础课。本书是在获上海市高校优秀教材奖的“八五”规划教材《电磁场理论基础》[14]的基础上,结合教学体会,为适应21世纪科技与教育的新发展而重新编写的。适用于“电磁场理论基础”、“电磁场与电磁波”等课程60~80学时的教学。
本书主要特色是:
1起点较浅,由浅入深,化难为易。在第1章“矢量分析”中,比较系统地介绍了有关矢量分析的基本知识。为照顾这方面知识尚少的读者,以小字排印,补充了一些推导与定理的证明,并对坐标变换和场论运算给出了更详尽的说明。穿插复习了复数、复变函数等知识,并对平面电磁波的运算引入了很方便的简化算法,又引入相位匹配条件,便于处理反折射的相位关系等。为避免手写时混淆,在矢量符号上加短横线,而不再采用黑体印刷。并对有些加注“*”号的章节,或其他较广、较深的内容,采用小字排印,便于读者取舍。
2由一般到特殊,加深理解,增大时变场篇幅。与传统的由静态场到时变场的“综合法”叙述方式不同,本书采用“演绎法”处理。先介绍描述一般矢量场特性的亥姆霍兹定理,以此为基础引出麦克斯韦方程组,然后依次讨论它对静电场、恒定电场和恒定磁场及时谐场的应用。通过反复运用,加深理解。并节省了静态场的学时,增大了时变场篇幅。
3加了绪论,增强举例,联系实际。绪论中,通过两幅图阐述了本课程的意义。书中引用了亚洲通信卫星、国际通信卫星等实例,又有光纤通信介绍、隐身飞机进展、电离层传播的简化分析、电磁波对人体的热效应、水下通信、微波炉、微带天线实例、天线罩与架空输电线分析等。每章都有大量例题与习题,而且列表丰富实用。
4理论严谨,启发创新,图文并茂。书中不但深入讨论了麦克斯韦方程组,强调其普遍指导意义,也指出它是相对真理;又给出了广义麦克斯韦方程组和对偶原理及等效性原理、互易定理等。从麦氏方程的导出,对赫兹发明的补充说明,到介绍笔者亲历的科研进展等,不少内容都着意于启发创新。并增添了一些阐述原理的图,又加了不少应用举例图。特别是,利用计算机技术改进了插图的质量,添加了三维图。光盘中还有动态的电磁波辐射过程、对称振子方向图随其臂长的变化、平面波的反射等形象演示。
5作为教学改革的一项尝试,本书还增加了具有特色的第8章:“天线基础”,既可作为新课程“电磁场与天线基础”的教材,又可供感兴趣的读者自学参考。本书的编写得到上海大学课程建设基金的赞助和通信与信息工程学院领导的热情支持。编写过程中又得到钮茂德、杨雪霞等同事的支持和帮助,博士研究生梁仙灵和姚凤薇共同描绘了全部插图,姚凤薇并打印了第1章原稿。本书备有电子教案与习题解答光盘,该光盘是在解放军电子工程学院张建华教授和中国海洋大学延晓荣副教授的协助下完成的。在此一并向他们表示衷心的感谢!并向本书引用的参考文献的作者们致以敬意。同时,深切缅怀敬爱的老师、中国科学院前院士毕德显教授和美国工程院前院士罗远祉教授。
由于本人水平有限,时间也较紧迫,书中的差错和不当之处在所难免,敬请读者不吝指正。
钟顺时
2006年5月于上海