电磁场与电磁波基础知识.pptx

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1、电磁场和电磁波基础知识概述电磁波与人们的关系越来越密切，电磁波正在悄无声息地改变着我们的生活。我们周围充斥着无线电波，学名叫“电磁波”。例如：广播、电视、通信、雷达、导航、互联网，各种家用电子设备……。从儿童玩具，到航空航天，全球定，……，电磁波无处不在。可以说，我们无时无刻都被电磁波包围着。电磁场的概念源于麦克斯韦的预言1862年，英国科学家在总结前人研究电磁现象基础上，建立了完整的电磁波理论，通过数学推导建立了麦克斯韦方程，进而预言：如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么，这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场；这个变化

2、的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场……如此周而复始；变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。电磁场的概念源于麦克斯韦的预言麦克斯韦还推导出了电磁波在真空中的传播速度为并由此推断光就是电磁波。电磁波频谱广义微波频段厘米波、毫米波、亚毫米波、太赫兹各频段电磁波波长的形象表示无线电频谱和波段的命名无线电波传播特点及应用领域（续）无线电波传播特性超短波以上频段的电磁波基本上是视距传播，频率越高，其特征越接近于光波；大气特性对毫米波频段以上的电磁波传播衰减与频率有密切关系。大气电参数的不均匀性、气候和

3、天气现象会导致传播媒质与其中传播的无线电波发生作用，产生如下效应：微波以上无线电波传播特性（1）无线电波传播轨迹的弯曲（折射）；（2）极化面旋转；（3）大气气体对无线电波的吸收（衰减）；（4）水凝物对无线电波的吸收和散射；（5）固体微粒和大微粒（尘粒和沙粒）对无线电波的吸收和散射；（6）大气湍流不均匀性对无线电波能量的耗散；（7）信号色散失真。毫米波在地球大气中衰减的物理原因毫米波在地球大气中传播时，由于大气气体的吸收，水凝物（雨、冰雹、雪、雾、云）的散射和吸收电场强度会发生衰减；◆在地球与人造地球卫星通信线路上传播时，由于核爆炸、流星侵

4、入和其它因素作用下出现的大气吸收,电场强度会发生衰减。◆大气气体的吸收具有双重特性：非谐振吸收和谐振吸收—在10GHz频率以上尤为明显。雨、雾、云和冰雹的衰减雾依其形成条件也分为三种—辐射雾、平流雾、汽化雾。◆辐射雾形成的主要原因是来自地表和空气下层的自由辐射，空气因此变冷凝结。◆平流雾在湿热空气流经较冷的表面时产生，其持续时间最长。◆汽化雾在冷空气流经热水面时出现。各种强度雨的主要特性雨的类型雨的强度mm/h雨滴半径mm1m3内的雨滴数雨滴间平均距离cm含水量g/m3毛毛雨0.250.10.092小雨10.2250.14中雨40.553

5、0120.28大雨150.754500.83暴雨4011.9倾盆大雨1001.5-2.5400145.4路径衰减γд与雨的强度I的关系1–30GHz2–40GHz3–80GHz4–100GHz5－250GHz雪的衰减a)图：1–35GHz，2–95GHz，3–140GHz，4–217GHz上的路径衰减γ与降雪ρ的关系；b)图：1－140GHz频率上的路径衰减γ与等效降雪强度(I)的关系；2－毫米波在140GHz频率上的路径衰减γ与降雨强度(I)的关系