动态电磁场-2讲述.ppt

5.4.3 理想介质中垂直极化波的斜入射 在 z = 0 平面(即媒质分界面)上 ? 对于理想导体平面情况，如设 z?0 的空间为理想导体，由于?2＝0，故无论对于平行极化还是垂直极化情况，透射系数 T 为零，反射系数 R为-1。 ? 若当入射角为 0? 时（即为垂直入射，也称为正入射），则所论平行极化和垂直极化兼并为同一种情况。 [解] (1) 入射波的波矢量为 例5.4 一个均匀平面电磁波由空气斜入射到位于z=0 的理想导体平面上，已知入射波的电场强度为 试求：(1) 入射波和反射波的波矢量； (2) 空气中合成电场强度和磁场强度； (3) 分析空气中合成波的特性。 均匀平面电磁波斜入射到理想导体平面 由图可知，此属于垂直极化入射问题。 反射波的波矢量为 (2) 对于垂直极化情况，反射系数 R?＝-1 (3) 基于所得的空气中合成电场强度和磁场强度的表达式，可以看出，合成波的电场强度和磁场强度在 x 方向均为正向行波，而在 z 方向则呈现驻波分布。电场强度仅有垂直于传播方向（即 x 方向）的分量，无传播方向的分量；而磁场强度既有垂直于传播方向（即 x 方向）的分量，也有传播方向的分量，所以，空气中的合成波为 TE 波。 5.4.4 理想介质中的全反射和全折射 全反射 ? ?1 ?2 电磁波从光疏介质入射到光密介质，R// 和R? 是不等于1的实数，故不发生全反射。 ? ?1 ?2 电磁波从光密介质入射到光疏介质，分为三种情况： (1) R// 和R? 是不等于1的实数，不发生全反射。 (2) |R// |和| R? |等于1，发生全反射。 ?c —— 全反射的临界角 媒质 2 中电磁波沿界面切向传播，没有法向分量。 (3) R// 和 R? 是复数，模值为1，有相移。 媒质 2 中电磁波沿界面切向传播，沿法向有衰减场。 对于两种理想介质交界面，全反射只出现在 ?1 ?c ，且电磁波由光密介质向光疏介质传播时的情况。 5.4.4 垂直入射电磁波的反射与透射 反射系数 透射系数 T = R + 1 波由理想介质垂直入射到理想导体( ?2 ? ? )平面的情况 ? 全反射现象。此时理想介质中的合成电场呈驻波形态；合成磁场亦为驻波，两者错开 ( 空间上 ) ，相位差90°( 时间上 )。 ? 理想导体中， 、 均为零。 均匀平面电磁波垂直入射两理想介质平面的情况 媒质1中为行驻波； 媒质2中为行波； 驻波比SWR： 全反射SWR ? ? R = -1 ， T = 0 匹配SWR = 1 R = 0 ， T = 1 5.5 均匀平面电磁波的极化 电场强度矢量随时间在等相位面上的变化轨迹称为电磁波的极化特性。 5.5.1 直线极化 特点：Ex 和 Ey 同相或反相。 合成 5.5.2 圆极化 特点：Ex 和 Ey 幅值相等，相位差90°。 合成 左旋极化波 右旋极化波 返 回 5.5.3 椭圆极化 特点：Ex 和 Ey 幅值不相等，相位不相等。 2.天线阵 a 阵列元数目 b 阵列元间隔 c 每个阵列元给电流的大小和相位 天线阵是由许多指向同一方向的相似天线组成的，这些天线的排列可使能量都传送到预定的方向，其它方向几乎没有辐射。天线阵设计的主要参数是： 微波接力示意图 视距与天线高度的关系 微波接力通信 同步卫星建立全球通信 通信卫星 空间太阳能发电站和电力传输 (1)在静止轨道上放置太阳能电池帆板，产生500万kW能量； (2)通过“变电站”——微波发生器，将直流功率变为微波功率； (3)通过天线阵向地面定向辐射； (4)地面接收站将微波转换为电能； (5)提供给用户。 5.2 理想介质中的均匀平面电磁波 前提条件： (1)无界的自由空间 (2)均匀平面电磁波 ⅰ 波源的远区，且分析区域为有限范围(d? ? 0) a. 等相位面由球面波 ? 平面波； b. sin? ≈ const. 故在等相位面上，场量值 ( t = C时 )相等——均匀波 均匀平面电磁波的示意图 ⅱ 实际较复杂的电磁波可看成是许多均匀平面电磁波的叠加 5.2.1 波动方程及其解 对于时谐电磁场的复数形式： 5.2.2 均匀平面电磁波的物理意义 波的特征： ，空间正交；时间上同相； (1) “横电磁波”(TEM波) ( Transverse Electromagnetic Wave ) 理想介质中的均匀平面波 (2)