第23讲-电磁波传播知识总结.讲义.ppt

1、电磁波传播知识总结,第23讲,电磁场理论知识框架,电磁场,微波,电磁波,电磁场理论知识组成,静态场,麦克斯韦方程组,静电场,天线,时变场,静态电场,静态磁场,恒定电场,恒定磁场,无界空间传播,传播效应,传播介质,电磁辐射,麦克斯韦方程组应用,在自由空间中传播,均匀平面电磁波的传播,在分界面产生效应,理想介质,导电介质,场分布与特点,极化,场分布与特点,色散与群速,垂直入射,斜入射,两层介质,多层介质,理想介质,理想导体,五、均匀平面电磁波,1.均匀平面波在自由空间中传播,1.1 理想介质中的电波传播,波函数,任意方向传播的均匀波,传播特点,波函数,TEM波,通解,瞬时解,传播特点,角频率,周期

2、T,频率 f,波长,相位常数 k,时间相位变化 2的时间间隔,波阻抗,相速v,能量密度,瞬时玻印亭矢量,平均玻印亭矢量,理想介质中的均匀平面波的传播特点,电场、磁场与传播方向之间相互垂直，是横电磁波（TEM 波）,无衰减，电场与磁场的振幅不变,波阻抗为实数，电场与磁场同相位,电磁波的相速与频率无关，无色散,电场能量密度等于磁场能量密度， 能量的传输速度等于相速,沿+z方向传播的均匀平面波,沿 传播方向的均匀平面波,任意方向传播,线极化,椭圆极化,圆极化,极化,垂直极化,水平极化,左旋圆极化,右旋圆极化,左旋椭圆极化,右旋椭圆极化,1.2 理想介质中电磁波的极化,导电媒质中的平面波,1.3 导电

3、介质中电磁波传播,弱导电媒质中的平面波,强导电媒质中的平面波,色散和群速,导电媒质中的波,波动方程,方程解,有关参数,传播常数,本征阻抗,平均坡印廷矢量,导电媒质中均匀平面波的传播特点,电场强度E、磁场强度H与波的传播方向相互垂直，是横电 磁波（TEM波）；,媒质的本征阻抗为复数，电场与磁场不同相位，磁场滞后于 电场 角；,在波的传播过程中，电场与磁场的振幅呈指数衰减；,波的传播速度（相度）不仅与媒质参数有关，而与频率有关 （有色散）。,弱导电媒质中的波,良导电媒质中的波,相速随频率变化,包络波的恒定相位点推进速度,色散,1.4 色散和群速,群速,相速,载波的恒定相位点推进速度,2.均匀平面波

4、在在分界面上传播,垂直入射,斜入射,两层介质,多层介质,垂直极化,平行极化,导电介质,理想导体,理想介质,场量关系,四分之一补偿匹配层,半波长介质窗,理想介质,理想导体,反射、折射定律,反射、透射系数,全反射和全透射,2.1 两层平面的垂直入射,导电介质,条件,z 0中，导电媒质1：,z 0中，导电媒质2：,入射波沿x方向线极化波，从1垂直入射到2,结果,理想导体,条件,z 0中，理想媒质1：,z 0中，理想导体2：,入射波沿x方向线极化波，从1垂直入射到2,结果,理想介质,条件,z 0中，理想媒质1：,z 0中，理想介质2：,入射波沿x方向线极化波，从1垂直入射到2,结果,驻波系数 (驻波比

5、)S,2.2 多层平面的垂直入射,场量关系,条件,无损媒质1、2、3：,入射波沿x方向线极化波，从1垂直入射到2，再到3,结果,四分之一补偿匹配层,条件,介质2：,入射波沿x方向线极化波，从1垂直入射到2,结果,无损媒质1、2、3：,半波长介质窗,条件,媒质1、2相同，媒质2厚度为二分之一波长,结果,2.3 均匀平面波斜入射（理想介质）,反射、折射定律,反射、透射系数,全反射,全透射,全透射现象：反射系数为0 无反射波,布儒斯特角（非磁性媒质） ：,平行极化波发生全透射,2.4 均匀平面波斜入射（理想导体）,垂直极化波,平行极化波,合成波是沿 x 方向的行波，其振幅沿 z 方向成驻波分布，是非均匀平面波；,合成波电场垂直于传播方向，而磁场则存在 x 分量，这种波 称为横电波，即TE 波；,合成波的特点,合成波的特点,合成波