国家电网 通信类复习资料 工程电磁场

1、一、静态电磁场1、当场源（电荷或电流）的坐标、幅度、相位以及方向都相对于观察者静止不变，所激发的电场、磁场不随时间变化，成为静态电磁场。 静止电荷产生静电场，在导电媒质中恒定运动的电荷产生恒定电场，恒定电场产生恒定磁场。2、静电场1）最小电荷量e=1.602*10-19C。质子带正电，e；电子带负电，-e。带电体上的电荷都是以离散方式分布。2）电介质的极化：在外电场的作用下，电介质中束缚电荷只能做微小位移。 电介质的分子：无极分子、有极分子3）电极化强度P(r)=Xe*E(r)，Xe称为电介质的电极化率，介电常数4）基本方程：旋度：自由空间的静电场是无旋场。可证，区域包含电介质的情况下，静电场

2、的旋度同样等于0。散度：空间任意一点电磁场的散度与该处的电荷密度有关。静电荷是静电场的通量源。高斯定律：电介质内任一点的电位移矢量D的散度等于该点的自由电荷体密度，即通量源是自由电荷。 静电场E沿任意闭合路径l的积分恒等于0，即电场力不做功，静电场是保守场。A、电位移线正自由电荷负自由电荷，与极化电荷无关；电场强度力线 同上；电极化强度线从负极化电荷正极化电荷，与自由电荷无关。B、高斯定理：真空中的任何静电场，通过任何闭合曲面的电通量等于这闭合曲面所包围的电荷数和的分之一。C、高斯定理是一个普遍规律，适用于真空中任何静电场，但要用高斯定理来计算场强，那么电荷分布必须具有特定的对称性。5）均匀电

3、介质是指介电常数处处相等，不是空间坐标的函数；非均匀介质则指是空间坐标的函数。 线性电介质是指与E的大小无关；反之为非线性电介质。极化强度与电场强度成正比的电介质 电位移矢量D（C/m2）与E的方向相同，大小成正比。E=q/(4R2)（V/m） 色散电介质是指电介质特性是时间或空间导数的函数，否则是非色散电介质。 稳定介质指介质特性不是时间的函数。 各向同性电介质，是指与E的方向无关，是标量，D和E的方向相同D=E。反之为异性电介质。6）边界条件A、以场量表示在两种介质的分界面上，E的切向分量是连续的。在两种介质的分界面上，如果存在自由面电荷密度，使D的法向分量不连续。若不存在，连续的。B、以

4、位函数表示第一类边界条件，即电位在边界上是常数；第二类，电位法向导数是常数；第三类，法向导数+电位是常数。7）电容：电容的大小与其所带电荷多少及电压大小无关，但可以求解C=q/U。U=E*d 电场能量密度w=1/2 D*E=1/2 E2。电场强度和电荷是线性，能量密度和电荷密度不是线性。 静电力F=E*q：孤立系统或恒电荷系统中，电场力做功是靠减少系统的电场能量来实现，电场力的方向指向能量下降最快的方向。恒电势系统，即与外界电源相连，外部能量一半用于静电能量增加，一半用于电场力做功，电场力的方向指向能量上升最快的方向。3、恒定磁场B=H1）电流与电荷量的多少以及电荷的运动速度有关。2）恒定电流

5、下，通过任意闭合面的净电荷为0。3）磁感应强度/磁通密度B，一个矢量场，与回路l的位置和形状以及电流的大小和方向有关。右手螺旋。4）基本方程有旋无散场，产生环量场的源是矢量形式的电流密度，磁力线是一族闭合的曲线。安倍环路定理的微分形式：磁介质内某点的磁场强度H的旋度等于该点的电流密度J。积分形式：恒定磁场的磁场强度在任意闭合曲线上的环量等于该闭合曲线交链的恒定电流的代数和。A、穿过任意闭合面的磁感应强度的通量等于0。磁通连续性原理表明无孤立磁荷存在，磁通是连续的。5）边界条件在两种介质的分界面上，B的法向分量是连续的。在两种介质的分界面上，如果存在面电流分布，使H的切向分量不连续。若不存在，连

6、续的。如果两种煤质磁导率相差悬殊，12=1，磁场全部局限在磁体内部，理想导磁体。类似铁芯6）假设两回路的磁链不变，回路l1发生位移，电流必定发生改变，产生位移所需的机械工只有靠磁场释放能量来提供。假设两回路的电流不变，发生位移，则磁链发生改变，外接电源输入能量一半用于增加磁场能量，一半用于所需的机械工，即磁场能量改变仅是互感M的改变引起的。4、恒定电场1）电导率越大，损耗越大。但R与电导率成反比，与面积成反比，与长度成正比。2）运流电流是电荷在自由空间运动形成的电流，其大小可以表示为电荷密度与速度的乘积J=v。它和传导电流的区别在：不能达到静电上的电荷中性，不需要依赖导体维持电荷的流动，因此也

7、不满足欧姆定律。3）基本方程：确保导电媒质的电场恒定，任意闭合面内的电荷必须保持动态平衡，由任一闭合面净流出的传导电流为0。旋度：恒定电场是一个保守场，J线是无头无尾的闭合曲线，恒定电流只能在闭合电路中流动。4）边界条件电流密度J在分界面上的法向向量连续。A、矢量场的旋度为矢量函数；矢量场的散度是标量函数。B、旋度表示场中各点的场与漩涡源的关系。如果旋度为0，不可能有漩涡源，称它为无旋场或保守场。 散度表示场中各点的场与通量源的关系。如果散度为0，不可能有通量源，称它为管形场（无头无尾）或无源场。 静电场是无旋场，磁场是管形场。恒定电场是无散无旋场。C、旋度描述的是场分量沿着与它垂直方向上的变

8、化规律；散度描述的是场分量沿着各自方向上的变化规律。即亥姆霍兹定理。D、静电场的微分方程表示是空间某一点上的场值特性，只能适用于场和源在该点为连续函数的情况。积分方程表示的是某一个区间内的场值特性，都适用。E、理想导体内部不存在电场，所带电荷只分布于导体表面。F、如果磁场强度H具有一定的对称性，从而可以找到一个闭合曲线，在此闭合曲线上磁场大小恒定而方向与闭合线的方向平行或垂直。G、静电场的电力线起始于正电荷，终止于负电荷，不会相交也不会形成封闭曲线。H、电流之间的相互作用力其实就是磁力。二、时变电磁场1、法拉第电磁感应定律说明，随时间变化的磁场是激发感应电场的漩涡源。 亥姆霍茨定理，要确定一个

9、矢量场必须同时知道它的散度和旋度。2、麦克斯韦第一方程位移电流、传导电流、运流电流等电流是磁场的漩涡源。位移电流并不代表带点粒子的运动，所以在煤质和真空中都能存在。位移电流产生磁场，说明时变电场能产生漩涡磁场。H线沿闭合曲线积分等于穿过闭合曲线围城曲面的电流，说明磁力线与电流线或电力线相交链。3、麦克斯韦第二方程由法拉第电磁感应定律，当闭合的导线回路所限定的面积中的磁通发生变化时，该回路中产生感应电动势和感应电流。电磁感应也适用于真空或介质中的任一假想的闭合回路。时变磁场产生感应电场，即时变磁场是感应电场的漩涡源。感应电场的电力线是闭合曲线，与磁力线交链。4、麦克斯韦第三、四方程：静电场中的高

10、斯定律可以直接应用于时变场。5、麦克斯韦方程组是线性方程，是宏观电磁现象的总规律。6、边界条件H：如果分界面上没有传导电流，磁场强度的切向分量是连续的。如果有，则将发生突变。E：跨越不同煤质分界面时，电场强度的切向分量总是连续的。D：如果分界面没有自由面电荷分布时，电位移矢量的法向向量是连续的；如果有，将突变。B：跨越不同煤质分界面时，磁感应强度矢量的法向分量总是连续的。A、麦克斯韦方程组表明：时变电磁场的电力线不一定要起始于正电荷终止于负电荷，磁力线也不一定要围绕于传导电流；位移电流（即时变电场）可在其周围空间产生闭合的磁力线，而时变磁场可以在其周围产生闭合的电力线，从而产生脱离导线而在空间

11、自由传播的场（辐射场或辐射波）三、均匀平面波的极化及传播特性1、均匀平面波是指等相位面和等幅度面均为平面且重合的电磁波。E、H的振幅和相位保持不变。电场既是时间的周期函数，又是空间的周期函数。，2、均匀平面波传播特性及其相关参数1）电磁波随时间变化快慢可以用角频率、频率及周期描述。2）电磁波的波长不仅与频率有关，还与煤质参数有关，不同煤质中，电磁波的波长不同。 k的大小也表示了在2空间距离内所包含的波长数，又称波数。3）等相位面传播的速度成为相速，。理想介质中传播速度只与煤质参数特性有关。在自由空间中，由于，则。所以，自由空间电磁波的传播相速等于光速。而在其他无限大理想电介质中，电磁波相速将小

12、于光速。4）均匀平面波的电场E磁场H与传播方向相互垂直，满足右手螺旋关系，电场和磁场只能在电磁波传播方向的横截面内，且相互垂直。5）电场和磁场的幅度、相位只是传播方向坐标的函数，在传播方向的横截面内，幅度、相位保持不变。6）理想介质本征阻抗为实数（自由空间=120），电场和磁场同相位。7）均匀平面波能量流动方向就是电磁波的传播方向。8）均匀平面波的电场能量密度与磁场能量密度相等。3、电磁波的极化1）表征了在空间给定点上场矢量的取向随时间变化的特性。2）在无限大均匀各向同性介质中，电磁波的极化完全由辐射源决定，与介质特性等参数无关。用电场强度矢量E的端点在空间描绘出的轨迹表示。若轨迹是直线，则波

13、称为直线极化。圆极化、椭圆极化。3）直线极化：合成电场的大小随时间周期变化，但其矢量终端轨迹始终与X轴夹角保持恒定。 发射接收装置比较简单，容易实现，在便携式电子设备中大量使用。4）圆极化：合成电场的大小不随时间变化，但方向随时间变化。若E的矢端运动方向与波的传播方向满足右手螺旋关系，则称右旋圆极化波；左旋极化电磁波。 天文、航天通信等，消除极化畸变影响；电子对抗中，侦察和干扰各极化方式的无线电波；高速运动物体上，接收无线电信号；广播电视中，扩大信号覆盖范围，克服重影等。5）椭圆极化：既不是直线极化又不是圆极化波，则一定是椭圆极化波。初相位0，得到右旋椭圆极化；初相位0，左旋。椭圆极化波的轴比

14、AR定义了极化椭圆的长轴与短轴的比值，用dB值表示。当AR=0dB时，圆极化波；当AR时，线极化。工程上，轴比模值不大于3dB的带宽定义为圆极化辐射器的极化带宽。A、直线极化波和圆极化波都是椭圆极化波的特例。三种极化电磁波都可以看成是空间正交的线极化波的叠加。相位相同或相差180°的两个空间正交的线极化波叠加形成另一个线极化波；相位相差90°且振幅相同的两个空间正交极化波叠加形成圆极化波；其他情况为椭圆极化波。B、线极化波也可以分解成两个振幅相等而旋向相反的圆极化波的叠加。 圆极化波也可以分解为两个正交的线极化电磁波。 椭圆极化电磁波可以分解成两个振幅不等而旋向相反的圆极化

15、波的叠加。C、电磁波的极化特性主要由发射天线决定的。线极化天线在接收与自身平行的线极化电磁波时，由于极化类型匹配，接收性能最好；如果垂直，完全失配，几乎收不到；有一定夹角，存在极化损耗。圆极化天线只能接收与自身旋向相同的圆极化电磁波。如果相反，完全失配。圆极化天线总能收到线极化电磁波的其中一个圆极化分量。线极化天线总能收到圆极化电磁波的其中一个线极化分量。如果收发天线有一方为圆极化而另一方采用线极化，总可以保证收发信号畅通。D、当某种类型的电磁波照射到特定目标上，其反射电磁波的极化信息可能改变，称为目标的去极化作用。极化如何改变取决于目标的形状、尺寸、结构等特性。四、传输线理论1、集总参数电路

16、：低频，常认为电磁能量只储存或消耗在各电路元件（电容、电感、电阻）上，连接的是理想导线。此时，电子设备的波长远小于波长，可认为稳定状态的电压和电流效应是在整个系统各处同时建立，即有限长的传输线上各点的电流/电压的大小和相位可近似认为相同。 分布参数电路：高频，电流流过导线使导线发热，导线本身有分布电阻、有分布电容、有分布电感。传输信号的波长与传输线长度可比拟，因此传输线上各点的电流或电压的大小和相位各不相同，即传输线上的电压和电流不仅是时间的函数，还是距离的函数。均匀传输线、不均匀传输线2、传输性的特性参数：特性阻抗、传播常数、相速、波长（决定于传输线的尺寸、填充煤质及工作频率）1）特性阻抗：

17、传输线对一个行波所呈现的阻抗，行波电压与行波电流之比，始终是正值，一般是复数。微波传输线或低损耗传输线，RwL，GwC或R=0，G=0，则传输线的可近似看作常数。平行双导线：250700，常用600、400、300；同轴线：40100，常用50、752）传播常数：，行波单位长度振幅和相位的变化，一般是复数。实部称为传输线的衰减常数（dB/m），表示传输线单位长度上行波电压或电流振幅衰减倍。虚部称为传输线的相位常数（rad/m），表示传输线单位长度上行波电压或电流相位滞后的弧度数。3）相速：与电磁波定义一样，指行波等相位面移动的速度。4）波长：同一时刻两个相邻等相位点之间距离。传输线上相波长与工

18、作波长的关系3、传输线的工作参数1）反射系数(z)：反射波电压与入射波电压之比。当传输线的特性阻抗和终端负载给定后，均匀无耗传输线上各处的反射系数的模值不变，且0(z) 1，其幅值随位置变化，总是滞后负载反射系数L的。，电流反射系数与电压反射系数只相差一个符号。2）输入阻抗：传输线上任一点的输入阻抗与负载阻抗和位置有关，也与频率有关，一般为复数。A、微波传输线对于阻抗有变换器的作用：1：阻抗变换性：当负载阻抗为容性时，经过无损耗传输线的输入阻抗变为感性。反之亦然。2：阻抗还原性：阻抗变换具有周期性，经过无损耗传输线的输入阻抗不变。B、终端短路：即，得。终端短路的无耗传输线的输入阻抗为纯电抗，可

19、感性可容性。传输线具有LC谐振回路的性质，对于终端短路传输线，其输入阻抗在处相当于低频电路中的并联谐振；在处相当于低频电路中的串联谐振。当传输线长度小于时，输入阻抗呈电感性，当传输长度时，呈电容性。C、终端开路：即，得。终端开路的无耗传输线的输入阻抗也为纯电抗。对于终端开路传输线，其输入阻抗在处相当于低频电路中的串联谐振；在处相当于低频电路中的并联谐振。当传输线长度小于时，输入阻抗呈电容性，当传输长度时，呈电感性。相当于输入阻抗曲线沿z轴移动了一个距离。3）驻波系数：传输线上电压最大值与电压最小值之比，称为电压驻波系数VSWR，用S表示。无耗传输线上的驻波系数与z无关。由于0L 1，故1S。4

20、、传输线的工作状态：1）当时，S=1，称为无反射工作状态，即行波状态。匹配工作状态：电压电流振幅不变，同相但相位有滞后效应，是行波前进必然结果。负载阻抗吸收全部入射波功率，负载阻抗也不随距离改变，传输线上各点阻抗等于传输线特性阻抗。2）当时，；当时，；S=。当纯电抗时，L=1。全反射工作状态，即纯驻波状态。终端的入射波全部被反射，实质是负载没有吸收有功功率。传输线各点的输入阻抗均为纯电抗，且随频率和距离变化。频率一定时，阻抗随距离做周期性变化，周期为。 坐标z固定时，各点电压和电流随时间t变化相位差/2，即有T/4的相位差；时间t固定时，各点电压和电流随坐标z变化的相位差/2，即空间位置有T/

21、4的相移。因此某一时刻沿线电压达到最大值处电流为0，反之亦然。纯驻波状态下没有功率传输。 纯驻波是在满足全反射条件下，由两个相向传输的行波叠加而成。沿线各点的电压和电流只随时间做正弦变化，是一种简谐振荡，不以波的形式沿线传输。 传输线上电压和电流的振幅随位置z而不同，两个相邻波腹点（波节点）距离为，波腹点与波节点相距。3）当复阻抗时，0L 1，部分反射工作状态，即行驻波状态。线上同时存在入射波和反射波，行波分量和驻波分量的大小取决于反射系数。五、微波传输线1、一般讲能传输电磁能量的线路称为传输线。导行波的波形是指能够单独在导波系统中存在的电磁场结构形式，也叫做传输模式。微波是工作在微波波段，引

22、导电磁波从一处定向传输到另一处，又称导波系统。两个基本要求：在一定频带范围内保证单模传输和沿线能量传输损耗很小。2、微波传输线的三种类型：双导体传输线、金属波导管、介质传输线。分布参数电路3、微波传输线： 1）横电磁波又称TEM波：传播方向既无分量又无分量，即电磁场完全分布在横截面。平行双线、同轴线。2）横磁波又称TM波：传播方向包含非零的分量，但=0，即磁场完全分布在横截面。3）横电波又称TE波：传播方向包含非零的分量，但=0，即电场完全分布在横截面。3、波导具有高通滤波器特性：，当时，（或），波不能沿z方向传输。4、TEM波：在任何同频率下都满足，没有截止现象。单导体波导系统不能传输TEM

23、波，TEM波只能存在于多导体系统中。不同波型的波阻抗是不同的。5、TE波：又称磁波（H波），TE波空间周期及其相移都由导波系统的相波长决定，而不是工作波长。电磁波在这类导波系统中传播时有色散现象，称为色散波。此色散波的相速大于光速，为快波，由于电磁波在导波系统内壁上不断反射向前传播。A、工作波长与工作频率一一对应，与传输系统的尺寸、形状无关。而相波长与传输系统的尺寸、形状有关。B、相速是等相位面的移动速度。群速是电磁波能量的传播速度（多种频率成分构成）。六、天线1、天线的基本功能是辐射和接收无线电波，发射天线是将高频电流能量（或导波能量）转换成电磁波能量。1）具有可逆性：是转换器，是一个阻抗匹

24、配器件2）应能使电磁波能量集中到所规定的方向或区域内传播。是一个照射或聚焦器件。3）天线极化：在最大辐射方向上电场矢量的取向随时间的变化规律。4）应有足够的工作频带。2、因素：电尺寸（最大几何尺寸与波长的比值）、天线的几何形状、天线上的电流（口径上的场）分布情况。3、空间电磁波的场源是天线上的时变电流和电荷。天线辐射问题有迭加定理。4、基本参数：方向参数、能量参数、极化参数、频率参数1）方向参数：主瓣宽度，天线辐射能量集中，定向辐射性能，方向性；副瓣分散辐射功率，还引入噪声，牺牲方向性压低副瓣；前后比（主瓣最大辐射方向和后瓣最大辐射方向的辐射功率密度比）方向性系数D：表征辐射功率增大倍数，电基

25、本振子D=1.76dB。2）其他电参数：辐射效率：应尽可能提高辐射电阻，降低损耗电阻。低频，电长度，辐射功率，损耗，辐射效率。而高频时，由于天线几何尺寸与波长相比拟，可认为效率=1。增益参数：结合方向性系数（能量集中程度）和辐射效率，以输入功率计算比较。输入阻抗：在馈线（即传输线）确定时，天线与馈线的匹配状况由天线的阻抗特性决定，影响传输效率。当天线输入阻抗是纯电阻且等于馈线的特性阻抗时，馈线终端没有功率反射，馈线上没有驻波，天线的输入阻抗随频率的变化比较缓慢。天线的输入阻抗决定与天线的结构与尺寸、工作频率、周围环境等。极化方式：线极化、圆极化、椭圆极化。线极化：水平极化（场矢量与入射平面平行

26、的极化）、垂直极化。天线带宽：窄频带天线、宽频带天线、超宽频带天线。输入阻抗带宽VSWR2或L 1/3。当L=1/3时，对应的反射功率为输入功率的11%。5、常见天线：1）对称振子天线：中间馈电点对称，结构简单。无线电通信、雷达等无线电设备，也可复杂天线阵的单元或面天线的馈源。如相控阵天线是获得窄的辐射或接受波束的关键技术，由多个天线单元组成2）螺旋天线：同轴线激励。工作与多种模式，在超高频波段，常用轴向辐射。3）同相水平天线：方向性强，效率高；缺点是只能用于很窄的频带，装置复杂，维护费用高，一般用于高质量通信主干线。4）菱形天线：短波通信使用最广，最主要的定向天线。最大辐射方向在通过菱形两锐

27、角顶点的垂直平面内。5）引向反射天线：结构简单，馈电方便，体积不大，便于转动；缺点是调整和匹配困难，频带较窄。6）微波天线：口径面天线，如喇叭天线（效率高，宽频带，方向系数小，尺寸大）、透镜天线、反射面天线、抛物面天线（方向性强、高增益）A、电基本振子的辐射场强正比于电流和振子电长度，反比于距离r，其大小还与辐射方向有关。B、电基本振子：一段长度远小于工作波长，电流振幅均匀分布，相位相同的直线电流元。C、天线不能接受与其正交的极化分量。极化失配意味着功率损失。1、 电场是标量，场强是矢量。2、 传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化

28、而产生的电流。3、 矢量场基本方程的微分形式是：和；说明矢量场的散度和旋度可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。4、 矢量场基本方程的积分形式是：和；说明矢量场的环量和通量可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。5、 高斯定理表达式左式表明场强是空间所有电荷（既包括封闭曲面内，又包括封闭曲面外的电荷）共同产生的场强的矢量和。而通过一任意封闭曲面的电通量完全由该封闭曲面所包围的电荷确定。6、 如果高斯面上E处处为零，则该面必无静电荷（不是必无电荷）。如果高斯面上E处处不为零，则该面不一定有电荷。如果高斯面内无电荷，则高斯面上场强不一定为零。高斯面内的电荷代数和为零时，则高斯面上的场强不一定处处

29、为零。7、 磁感应线特征：任何两条磁感应线在空间不会相交；无始无终；疏密表示强度大小，切线方向表示强度方向。8、 镜像法的理论依据是静电场的唯一性定理。基本方法是在所求场域外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷。判断镜像电荷选取是否正确的依据：1电位所满足的方程是否未改变；2边界条件是否未改变。9、 唯一性定理：对于任一静态场（场量不随时间变化），在边界条件给定后，空间各处的场也就唯一地确定了，或者说这时拉普拉斯方程的解是唯一的。10、 相同的场源条件下，真空中的电场强度是电介质中的倍。11、 电介质在静电场发生极化后，在介质表面必定会出现束缚电荷。12、 静电场中电流密度J

30、在通过分界面时连续。13、 圆形载流线圈在远处一点的磁场相当于一个磁偶极子的磁场。14、 磁介质在外部磁场作用下，磁化介质出现传导电流。15、 只要介质是均匀的，在介质中除了有体分布的传导电流的地方，介质内部无体分布的磁化电流。16、 均匀平面电磁场，在任意时刻，任意等相位面上电场相等、磁场相等。“均匀”指任意时刻在横向平面内场量的大小和方向都是不变的。17、 真空中均匀平面波的波阻抗为377。18、 均匀平面波在理想煤质中的传播时不存在色散效应，在损耗煤质中传播时存在色散效应。19、 平面电磁波的电磁特性：1）电磁波在一般各向同性线性介质中传播，都存在色散现象；2）电磁波在介质分界面上有反射

31、和折射；3）电磁波在传播过程中有偏振或极化现象；4）电磁波是横波，电场和磁场都与传播方向垂直。20、 两个载流线圈之间存在互感，对互感有影响的是：线圈尺寸、线圈所占空间的介质、两个线圈的相对位置。线圈上的电流无影响。21、 导行电磁波的传输形态受导体或介质边界条件的约束，边界条件和边界形状决定了导行波的电磁场分布规律、存在条件以及传播特性。常用的金属波导有矩形波导和圆形波导。22、 波导激励的方法：电激励、磁激励、电流激励。23、 矩形波导内部（单导体波导内部）不可能存在TEM波。24、 矩形波导的壁面电流分布特点：顶壁上和底壁上的管壁电流分布形状相同，方向相反；左壁上和右壁上的管壁电流分布形

32、状相同，方向相反。在宽壁上有管壁电流中断现象，这是又有波导内有位移电流，从而保证了全电流的连续性。25、 相速度和群速度都与工作频率有关，这样现象称为色散。色散波的相速大于无限煤质中的光速，而群速小于无限煤质中的光速。波导一般不用于长距离传输线，故色散造成影响不大。传播信号的电磁波是多种频率成分构成一个“波群”进行传播，其速度通常称为群速。26、 理想介质边界：通量密度（D，B）法向连续，场强（E，H）切向连续。理想导体表面：电场E垂直导体表面，磁场B平行导体表面，D等于自由电荷密度，H等于表面电流。27、 TEM模传输线（双导体传输线）：平行双线、同轴线、带状线及微带线；TE模和TM模传输线

33、（金属波导传输线）：矩形波导、圆波导、椭圆波导；表面波传输线（混合模）：介质波导、介质镜像线。28、 在导行波中截止波长最长的导行模称为该导波系统的主模。矩形波导的主模为，结构简单、稳定、频带宽、损耗小、实现单模传输、实行单方向极化等特点，常用。圆波导主模为，模是圆波导第一个高次模，而模的损耗最低，这三种模式是常用的模式。同轴线、带状线，主模TEM模。轴对称模为模，低损耗模为模。混合模光纤，主模HE11。带状线传输主模TEM模时，必须抑制高次模TE模和TM模；微带线的高次模有波导模式和表面波模式。29、 微带线的相波长与有效介电常数有关。对同一工作频率，不同特性阻抗的微带线有不同的相波长。一般

34、认为微带线上传播的是TEM模，波导波长、相速或有效介电常数均与频率无关，没有色散现象。30、 驻波状态，理想的开路线是在终端开口处接上短路线。31、 特性阻抗50的均匀传输线终端负载接j20、50、20时，传输线分别形成纯驻波、纯行波、行驻波。32、 终端开路时，电压、电流在终端处为电压波腹、电流波节，阻抗在终端等效一并联谐振电路；短路时反之。33、 阻抗匹配具有三种不同含义：负载阻抗匹配、源阻抗匹配、共轭阻抗匹配，反映了传输线上三种不同状态。阻抗匹配方法从实现手段上划分有串联阻抗变换器法和支节调配器法。支节调配器法又分：串联单支节调配器法和并联调配器法。34、 阻抗匹配器作用：消除反射，提高

35、传输效率，改善系统稳定性。有螺钉调配器、多阶梯阻抗变换器、渐变性变换器等。35、 微波传输线的阻抗匹配有：共轭匹配和无反射匹配。36、 当工作波长小于某个模的截止波长时，此模可在波导中传输；当工作波长大于时，不能传输。37、 TEM波的电场可由单值电压确定，磁场可由单值电流维系。因此，TEM波传输线是唯一可以用分布参数的“路”的理论描述。38、 横电磁波与自由空间的平面波差异：TEM波没有轴向分量，TEM波的常数与介质有关，横向截面上，TEM波的非零横向场量满足拉普拉斯方程，TEM波的电场和磁场的振幅比为常数，且等于介质的本征阻抗。39、 煤质的本征阻抗表达式为，又称为波阻抗。40、 行驻波状

36、态负载：1） 当负载阻抗大于特性阻抗的纯电阻时，终端为电压波腹、电流波节；小于时，电压波节、电流腹节。2） 终端接感性负载时，只有离开终端第一个出现的是电压波腹（）、电流波节。3） 终端接容性负载时，只有离开终端第一个出现的是电压波节、电流波腹。41、 对于均匀无耗传输线，传输线上任一点的发射系数大小相等，永远等于终端反射系数，其相位按周期变化，反射系数也具有重复性。42、 对于无耗传输线，无论处于哪种工作状态，其传输特性均有重复性和变换性。43、 对于无耗传输线，各点的电压或电流波腹和波节均有重复性和变换性。44、 长线和短线的区别是：长线是分布参数电路，短线是集中参数分布。45、 在空间通

37、信中，为了克服信号通过电离层后产生的法拉第旋转效应，其发射和接收天线都采用圆极化天线。GPS接收机采用圆极化天线，以保证接收效果。46、 要提高天线效率，应尽可能提高辐射电阻，降低损耗电阻。47、 煤质的与空间坐标无关时，均匀煤质。煤质的与电磁场的幅度无关时，线性煤质。煤质的与电磁场的方向无关时，各向同性煤质。煤质的与电磁场的频率无关时，非色散煤质。48、 简单煤质指：均匀、线性、各向同性、无色散的煤质。49、 Maxwell第一方程：随时间变化的电磁场产生磁场。位移电流假说的物理本质 Maxwell第三方程：时变磁场是无源场。 Maxwell第四方程：自由电荷体密度是产生时变电场的通量源。5

38、0、 微波网络参考面的选择条件：1参考面的位置尽量远离元件的不连续点，这样可以在参考面上忽略元件不连续点带来的电磁反射；2选择的参考面必须与传输方向相垂直。51、 网络参考面位置如果改变，网络参数也改变。52、 微波元件实质上是指具有连续性的微波传输特性组成，其作用是通过微波元件特有的边界及填充的媒介特性，实质对传输中的电磁波型极化、振幅及相位等的控制。53、 微波元器件按照变换性质：线性互易元器件、线性非互易元器件、非线性元器件。54、 常用的微波谐振器有同轴线谐振器、微带线谐振器和介质谐振器。55、 等效双线中的模式电压和模式电流不确定，这导致了等效双效中阻抗的不确定性。56、 均匀导波系

39、统：波导的横截面在z向是均匀的，场量只与x，y有关，与z无关；波导壁是理想导体，填充介质是理想介质；波导内的电磁场为无源区的时谐场。57、 理想介质：均匀且各向同性的无耗煤质，即不导电的物质，电导率为0，物质里面的电子都是束缚静止的，没有热运动，不会传递能量，绝缘体的近似模型。58、 天线的极化，极化的分类：答：天线的极化是天线在最大辐射方向上辐射场的极化，一般是指辐射电场的空间去向。辐射场的极化是指在空间某一固定位置上电场矢量端点随时间运动的轨迹，分线极化、圆极化、椭圆极化。线极化分为水平极化和垂直极化。圆极化：电场矢量大小不变；椭圆极化：电场矢量大小随时间变化。59、 天线的电参数：主瓣宽

40、度、旁瓣宽度、前后比、方向系数。60、 天线的特性参数有：辐射场强、方向性、辐射功率和效率。61、 天线辐射的远区场的电场与磁场都是与1/r成正比，并且它们同相，它们在空间相互垂直，其比值即为煤质的本征阻抗，有能量向外辐射。62、 在有限空间V中，矢量场的性质由其散度、旋度和V边界上所满足的条件唯一的确定。63、 标量场的性质可完全由标量场的梯度来表明。标量场的梯度为一矢量。64、 一个导体回路的自感由回路的形状、大小、匝数和介质的磁导率决定。65、 矢量位本身没有物理意义，环量具有，即矢量位沿着任意闭合路径的环量等于以此闭合路径为边界的曲面上磁感应强度的通量。66、 亥姆霍兹定理可以对Max

41、well方程做一个简单的解释：矢量场的旋度和散度都表示矢量场的源，Maxwell方程表明了电磁场和它们的源之间的关系。67、 时变电磁场的几种场参量的边界条件：H：n*（H1H2）=J；E：n*（E1E2）=0；B：n*（B1B2）=0；D：n*（D1D2）=。68、 在静电场中导体内电场强度总是为零，而在恒定电场中一般导体内的电场强度不为零，只有理想导体内的电场强度为零。69、 理想煤质和损耗煤质中的均匀平面波都是TEM波。70、 静电场中所有导体都是等位体，恒定电场中一般导体不是等位体。71、 电偶极子在匀强电场中受一个力矩作用，产生转动；非匀强电场中，不仅受一个力矩作用，发生转动，还要受

42、力的作用，使电偶极子中心发生平动，移向电场强的方向。72、 电偶极子是指两个相距一定距离的等量异号的电荷。73、 在时变电磁场中，电磁功率流密度矢量可表示为S=E*H，该矢量称为坡印廷矢量。74、 坡印廷定理，是一个电磁场的能量守恒定理，在某一区域中单位时间内电场能量的减少等于电磁场对该区域电荷电流所做的功率与包围在此区域的闭合面上流出去的能量之和。75、 坡印廷矢量方向表示电磁能量的传输方向，大小表示单位时间通过与能流方向相垂直的单位面积的电磁能量。76、 测得一微波传输线的反射系数的模=1/2，则行波系数K=1/3；若特性阻抗Z=75，则波节点的输入阻抗R（波节）=25。77、 矩形波导尺寸a=2cm，b=1.1cm，若在此波导中只传输TE10模，则其中电磁波的工作波长范围：2.2工作波长4。78、 矩形波导可以工作在多模状态，也可以工作在单模状态，而单模的传输模式通常是TE10模，这是要求波导尺寸：a工作波长2a，b工作波长。79、 矩形波导中，若a=b，则波导中的主模是TE10和TE01；若a2b，则波导中的主模是TE10。80、 线性煤质的本构关系：，。81、 简单煤质的本构关系：，。82、 介电常数为的均匀线性介质中，电