叶险峰电磁场复习课件.ppt

《叶险峰电磁场复习课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、《电磁场与电磁波》复习波和波用复数（相量）表示最简单一维波表示为Acos(ωt-kz)，A为波的振幅，ω=2πf，f为频率，ω叫角频率，k叫做传播常数（也叫做空间频率），波的振荡周期，波长，波等相位点传播速度。波用复数（相量）表示的意义是，该复数（相量）乘上ejωt取实部就是原来波的瞬时值。用复数表示的优点是，微分、积分运算简化为乘与除的代数运算，乘积量的时间平均值简化为取实部的运算。E、H和S的复数表示传输线将传输线分成N段后，只要每一段长度l<<，基尔霍夫定理仍适用。传输线方程及其解：传输线的特征

2、参数为传播常数k与特征阻抗Zc（或特征导纳Yc=1/Zc）。k的实部kr表示波的传播，虚部ki表示波的衰减，，传输线上电压、电流与位置z有关，可分解为入射波与反射波之和。电压入射波与电流入射波之比为特征阻抗Zc，电压反射波与电流反射波相位相差180°。描述传输线状态量的特征量有（V、I），（Vi，Vr），,Z（或Y），（,dmin），高频时，用描述传输线的状态最好。它们相互之间可以转换。沿传输线变换最简单，由沿传输线变换可得到其他特征量沿传输线变换关系。对于给定传输线，传输线状态由负载ZL决定。

3、传输线上传输的功率等于入射波功率与反射波功率之差，反射波功率与入射波功率之比等于

4、

5、2，对于给定传输线，

6、

7、0，效率越高。圆图圆图是在

8、

9、单位圆内同时将等R线、等X线或等G线、等B线标出的图，圆图内涵丰富，传输线状态的特征量沿传输线变换都可在圆图上直观地显示。阻抗圆图旋转180°即得到导纳圆图。阻抗圆图也可当作导纳圆图用，但其特征点、线、面的物理意义是不同的。电路并联运算时宜用导纳圆图，串联运算时宜用阻抗圆图。同一张圆图如起始是当阻抗圆图用，转过180°，这张图就变成导纳圆图，反之亦然。阻抗匹配

10、阻抗匹配的基本思想是：匹配装置引入的反射刚好抵消原来负载引起的反射/4阻抗变换器只能对纯电阻负载进行变换。并联支路可变电纳匹配器匹配的过程是先变换到g=1的圆上，再变换到匹配点g=1、b=0。麦克斯韦方程积分形式的麦氏方程反映场在某局部空间的平均性质。微分形式的麦氏方程反映场在每一点的性质。积分形式麦氏方程当所研究区域0就得到微分形式麦氏方程。麦氏方程告诉我们产生电场的源是电荷，产生磁场的源是电流，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电场与磁场垂直，铰链在一起以电磁波形式运动。麦克斯韦方程包含电流

11、连续与电荷守恒方程。但电流连续与电荷守恒方程一般作为独立的方程给出。物质本构关系、坡印廷定理物质本构关系从宏观角度反映物质的电磁特性。麦克斯韦方程加物质本构关系构成一组完整的方程组。坡印廷定理反映电磁运动符合能量守恒定理。波方程、平面波由麦克斯韦方程可得到E与H去耦的波方程在无源简单介质中用分离变量法得到其解为这个解叫平面波，其特征是E、H、k三者相互垂直构成右手螺旋关系。

12、E

13、与

14、H

15、之比为波阻抗，在与k垂直的平面内相互到处相等。波矢k的方向就是波传播的方向。波的极化可以用固定点的电场矢量末端点在与波矢

16、k垂直的平面内的投影随时间运动的轨迹来描述。有线极化、圆极化、椭圆极化之分。圆极化、椭圆极化还有左旋与右旋之分。平面波引入复介电常数后，传播常数，波阻抗均为复数。k的实部kr表示波的传播，虚部表示传播方向波的衰减。波传播速度与频率有关叫色散，色散关系可用k~ω表示，相速，群速。如果k~ω表示为k—ω平面上的曲线，则曲线任一点与原点连线斜率就是vp，切线斜率就是vg。波传播的传输线模型电磁波的传播可用传输线上电压、电流波的传播等效，这就是所谓波传播的传输线模型。传输线模型的要点是，首先将场分解成TE与TM两

17、种模式，再将场量分解为横向场量（Et、Ht）与纵向场量（Ez、Hz），进一步又将横向场量分解为模函数与其幅值乘积，即。模式函数的幅值V(z)、I(z)满足传输线方程，其传播常数等于纵向传播常数kz，特征阻抗（对于TE）或（对于TM），传输线传送功率等于波的纵向功率流pz。电磁波传播的传输线模型将使我们利用成熟的传输线理论来处理复杂的场问题。波在交界面行为麦克斯韦方程在介质交界面形式就是边界条件。它是处理波在交界面行为的出发点。介质交界面对波的反射、透射可用反射系数Γ与透射系数T表示。介质交界面对波的反射、

18、透射可分为TE、TM两种情况处理，其分析既可以用场量匹配法，也可用传输线模型法，两种方法等价。区域I入射波与反射波的干涉，在与界面垂直方向形成驻波沿界面方向为的行波。波在交界面行为介质交界面对平面波的反射，如1<2，不管什么入射角，不会全反射，总有一部分能量透射到介质2，如1>2，当>c，发生全反射，且相移与入射角有关。对于TM模，当=b（布儒斯特角）入射波可无反射全部透射到介质2。介质II为吸收介质时，介质