电磁场理论与天线

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1、WelcometoElectromagneticFieldTheoryandAntenna电磁场理论与天线ElectromagneticFieldTheoryandAntenna物电学院通信研究室电磁波谱ElectromagneticSpectrum绪论Introduction按波长分：宇宙射线，γ射线，X射线，紫外线，可见光，红外线（反射红外，热红外，微波），无线电波和长波，不仅无线电波是电磁波，光、X射线、γ射线也都是电磁波。可见光:visiblelight无线电波:radiowaves微波:mi

2、crowaves红外:infraredlight紫外:ultravioletlightX-射线:X-raysγ-射线:γ-rays电磁波是一个大家族无线电波是振荡电路中自由电子的运动产生的；红外线、可见光和紫外线是原子的外层受到激发后产生的；X射线是原子内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。各种电磁波的产生机理不同在不同的电磁波段，可以使用不同的波长单位，如埃()、纳米（nm）、微米（μm）、毫米（mm）、米（m）等。有时还使用另外两个与波长相关的计量单位：波数(单位为cm-1

3、)和频率V（单位为赫兹）。表示光波的频率比无线电波的频率要高很多，光波的波长比无线电波的波长短很多；而X射线和γ射线的频率则更高，波长则更短。不同频率的电磁波在传输过程中具有不同的特性波长越长，绕射能力越强，穿透能力越强它们的区别在于频率或波长有很大差别一、课程的性质和任务“电磁场与电磁波”是高等学校电子信息类及电气信息类专业本科生必修的一门技术基础课;课程涵盖的内容:是合格的电子、通信、电气、遥测遥感、信息类专业本科学生所应具备的知识结构的重要组成部分。电磁场与电磁波基本理论又是一些交叉学科的生长点

4、和新兴边缘学科发展的基础，而且对完善自身素质，增强适应能力和创造能力长远地发挥作用。本课程将在“大学物理（电磁学）”的基础上，进一步研究宏观电磁现象和电磁过程的基本规律及其分析计算方法。通过课程的学习，掌握基本的宏观电磁理论，具备分析和解决基本的电磁场工程问题的能力。二、电磁场理论发展历史定性观察电现象、磁现象电磁场理论发展中的重大事件：库仑定律（电荷相互作用力规律）1820：电流磁效应（奥斯特）安培力定律（安培）1831：电磁感应（法拉第）1864：位移电流假说，麦克斯韦方程组（麦克斯韦方程）188

5、8：试验证明电磁波存在（赫兹）三、电磁波的传播过程当今世界，电子信息系统，不论是通信、雷达、广播、电视，还是导航、遥控遥测，都是通过电磁波传递信息来进行工作的。因此以宏观电磁理论为基础，电磁信息的传输和转换为核心的电磁场与电磁波工程技术将充分发挥其重要作用。下面以无线电通信系统为例来说明。发射机末级回路产生的高频振荡电流经过馈线送到发射天线，通过发射天线将其转换成电磁波辐射出去；到了接收端，电磁波在接收天线上感生高频振荡电流，再经馈线将高频振荡电流送到接收机输入回路，这就完成了信息的传递。在这个过程中

6、，经历了电磁波的传输、发射、传播、接收等过程。传输——导行电磁波发射和接收——天线传播——入射、反射、透射、绕射接收机接收天线馈线发射机发射天线馈线导行波下行波四、电磁波的应用THz电磁波产生与应用电磁波在医疗上的应用电磁高速公路微带线RFID微波炉电磁炉隐形飞机电磁式生物芯片无线通信电磁兼容随着现代科学技术的发展，电子、电气系统获得越来越广泛的应用。运行中的电子、电气设备大多伴随着电磁能量的转换，使得高密度、宽频谱的电磁信息充满整个人类的生存空间，构成极其复杂的电磁环境，出现了电磁干扰和电磁污染。使

7、电子系统受到严峻的挑战，人类生存受到威胁。人们面临的一个新问题就是如何提高电子系统在复杂电磁环境下正常运行的能力，如何改善人类生存环境。在这样的背景下提出了电磁兼容的概念，逐渐形成了一门新学科——电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility,简写为EMC）。电子系统的电磁兼容性的分析、计算、试验都要用到大量的电磁场理论知识，应用到电路的基础知识，甚至生物医学知识。可以说，电磁兼容学科是电磁场学科和其他相关学科相结合而形成的新学科。五、本课程知识结构体系电磁场与天线静态场静电场（

8、第三章）恒定电流场时变场时变场基本性质（第六章）无界空间中的电磁波（第六章）有界空间中的电磁波（第七章）电磁波的产生基本理论－天线（第八章）恒定电场恒定磁场静态场边值问题（第五章）电磁场的基本方程（第二章）(第四章)学时安排矢量分析：6电磁场的基本方程8静电场：7恒定电流场：8静电场边值问题：8时变电磁场平面电磁波：12电磁波的反射折射：8电磁辐射：7（总学时72：讲授64，机动8）考核平时成绩(30﹪)＋期末考试成绩（70﹪）平时成绩:专题研究15＋到