《平面电磁波83505774》-课件设计（公开）.pptVIP

Chapter 3 平面电磁波 homework： Example3：真空中电场强度矢量的复数表达式为 试求：(1) 工作频率f  (2) 磁场强度矢量的复数表达式 (3) 坡印廷矢量的瞬时值和时间平均值 (4) 此电磁波是何种极化，旋向如何 Solution： (1) (2) (3) (4) 此均匀平面电磁波的电场强度矢量在x方向和y方向的分量振 幅相等，且x方向的分量比y方向的分量相位超前π/2，故为右 旋圆极化波。 §3.3 无界损耗媒质中的均匀平面波 损耗媒质 等效介电常数 导电媒质中的Maxwell方程组 无耗媒质中的Maxwell方程组 形式相同 等效介电常数 损耗媒质看作一种复介电常数的介质 介质损耗角正切 损耗媒质中的电场和磁场 复数:传播常数 α：衰减常数（每单位距离衰减的程度） β：相位常数（每单位距离相位滞后的程度） （理想介质） 损耗媒质的波阻抗 （理想介质） 衰减常数α是由媒质损耗产生的。在良导体中， ?大→ α大，衰减快；在良介质中， ?小→ α大，衰减慢。 β随?的增大而增大， ?大→ β大→λ小→v小。 β与ω有关→ λ和v与ω有关。在导电媒质中电磁波的速度随频率改变的现象称为色散效应。 波阻抗在导电媒质中是复数，电场与磁场不仅振幅不同，而且相位不同。在理想介质中电场与磁场相位相同。 E和H空间上垂直，时间上不同相，电磁波沿z方向传播时振幅以指数规律衰减。 良介质和良导体中的参数 1 良介质 ≈1 不良导体 1 良导体 良介质 良导体 趋肤效应使高频电流在导体上所流过的截面积减少 电阻增大 Solution： （1） 蒸馏水可看作良导体 f＝30KHz时 Example： 设频率为30KHz和15.9GHz的均匀平面波分别在蒸馏水中传播,试计算两种频率下的 （1）蒸馏水的物理参数为 2）若有某一媒质 重新计算上述两种均匀平面波在该介质中传播时的 蒸馏水可看作不良导体 f＝15.9GHz时 电磁场与微波技术 E-mail:njfulhy@ —by H.Y.LIU 什么叫无线电波？无线电波是一种能量传输形式，在传播过程 中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传 播方向。 无线电波有点象一个池塘上的波纹，在传播时波会减弱。 无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波 在真空中的传播速度等于光速。在媒质中的传播速度为： 空气的相对介电常数与真空的相对介电常数很接近，略大于１。 因此，无线电波在空气中的传 播速度略小于光速，通常我们 就认为它等于光速。 电磁波的传播 电场 电场 电场 电波传输方向 磁场 磁场 振子 按等相位面的形状，电磁波可分为平面电磁波、柱面电磁波和球面电磁波。 平面电磁波：电磁波的场矢量的等相位面与电磁波传播方向垂直的无限大平面。 理想的平面电磁波是不存在的，只有无限大的波源才能激励起这样的波。如果场点距离源点足够源，那么空间曲面的很小一部分接近平面，波的传播特性也近似为平面波。 均匀平面波：等相位面为无限大平面，且等相位面上各点的场强大小相等、方向相同的电磁波。平面电磁波的场量仅和时间以及传播方向的坐标有关，和其它坐标无关。 实际存在的电磁波可以分解成许多均匀平面电磁波的叠加。 时变电磁场以电磁波的形式存在于时间和空间这个统一的物理世界 研究某一具体情况下电磁波的激发和传播规律，从数学上讲就是求 解在这具体条件下Maxwell equations或wave equations的解。 §3.1 无界理想媒质中的均匀平面波 设媒质均匀、线性、各向同性、不导电，无源空间 假设电磁波沿z方向传播，电场沿x方向 z z 以速度 向－z方向传播的电磁波 以速度 向＋z方向传播的电磁波 速度： 自由空间中 空间坐标的变化与时间坐标的变化可以相互补偿以保持相位或者说场量的恒定，这就是波动的本质。 无界媒质中，无反射波 波动方程的通解包含两个相反方向传播的波动，传播速度为v，在 真空中为c。f1、f2的具体表达式取决于场源的空间分布形式及其时 变形式。 正弦电磁场 当解为均匀平面波时 无界空间 周期 时间相位 变化 所经历的时间 频率 一秒内相位变化