電磁場與電磁波復習資料(重大通信版)-資料下載頁
2025-04-17 07:23本頁面
【正文】 場f 角；在波的傳播過程中，電場與磁場的振幅呈指數衰減；波的傳播速度（相度）不僅與媒質參數有關，而與頻率有關（有色散）。 趨膚效應：電磁波的頻率越高，衰減系數越大，高頻電磁波只能存在于良導體的表面層內，稱為趨膚效應。 趨膚深度（d）：電磁波進入良導體后， 其振幅下降到表面處振幅的1/e 時所傳播的距離。即 載頻為 f =100kHz 的窄頻帶信號在海水中傳播，試求群速。解：海水的參數：s = 4S/m、 er =8mr =1，當 f = 100kHz時，有 可視為良導體 例 一圓極化波以入射角θi＝π/ 3 從媒質1（參數為μ=μ0、ε＝4ε0 ）斜入射至空氣。試求臨界角，并指出此時反射波是什么極化？解：臨界角為可見入射角θi＝π/ 3大于臨界角θc＝π/ 6 ，此時發(fā)生全反射。入射的圓極化波可以分解成平行極化與垂直極化的兩個線極化波，雖然兩個線極化波的反射系數的大小此時都為1，但它們的相位差不等于177。π/ 2，因此反射波是橢圓極化波。 一平面波從介質1 斜入射到介質與空氣的分界面，試計算：（1）當介質1分別為水εr ＝8玻璃εr ＝9 和聚苯乙烯εr ＝ 時的臨界角θc ；（2）若入射角θi = θb ，則波全部透射入空氣。上述三種介質的θi =？解：介質 臨界角 布儒斯特角 水玻璃聚苯乙烯 垂直極化波對理想導體表面的斜入射 設媒質1為理想介質，媒質2 為理想導電體，即則媒質 2 的波阻抗為得到此結果表明，當平面波向理想導體表面斜投射時，無論入射角如何，均會發(fā)生全反射。因為電磁波無法進入理想導體內部，入射波必然被全部反射。 已知空氣中磁場強度為 的均勻平面波，向位于z =0處的理想導體斜入射。求：（1）入射角；（2）入射波電場；（3）反射波電場和磁場；（4）合成波的電場和磁場；（5）導體表面上的感應電流密度和電荷密度。解：（1）由題意可知，所以故入射角為（2）入射波電場為（3）反射波矢量為故反射波磁場和電場分別為（4）合成波的電場為合成波的磁場為（5）導體表面上的感應電流密度和電荷密度分別為導波的分類q 如果 Ez= 0， Hz= 0，E、H 完全在橫截面內，這種被稱為橫電磁波，簡記為 TEM 波，這種波型不能用縱向場法求解；q 如果 Ez 185。 0， Hz= 0 ，傳播方向只有電場分量，磁場在橫截面內，稱為橫磁波，簡稱為 TM 波或 E 波；q 如果 Ez= 0， Hz 185。 0 ，傳播方向只有磁場分量，電場在橫截面內，稱為橫電波，簡稱為 TE 波或 H 波。q 結論：在矩形波導中，TE10模的截止頻率最低、截止波長最 長。 矩形波導中的主模 主模：截止頻率最低的模式 高次模：除主模以外的其余模式 在矩形波導中（a b ）：主模為TE10 模若a 2b ，TE20 模為第一個高次模若b a 2b ，TE01 模為第一個高次模 TE10 模（主模）的傳播特性參數 單模傳輸條件由設計的波導尺寸實現單模傳輸。 截止波長相同時，傳輸TE10 模所要求的 a 邊尺寸最小。同時 TE10 模的截止波長與 b 邊尺寸無關，所以可盡量減小 b 的尺寸以節(jié)省材料。但考慮波導的擊穿和衰減問題，b 不能太小。 TE10 模和TE20 模之間的距離大于其他高階模之間的距離，TE10 模波段最寬。對于一定比值a/b，在給定工作頻率下TE10模具有最小的衰減。近區(qū)場的特點：（1）電場表達式與靜電偶極子的電場表達式相同；磁場表達式與用畢奧一薩伐定律計算的恒定電流元產生的磁場表達式 相同。因此稱其為似穩(wěn)場或準靜態(tài)場。（2）電場和磁場存在p／2的相位差，能量在電場和磁場以及場 與源之間交換，沒有輻射，所以近區(qū)場也稱感應場。遠區(qū)場的特點：遠區(qū)場是橫電磁波，電場、磁場和傳播方向相互垂直遠區(qū)場電磁場振幅比等于媒質的本征阻抗遠區(qū)場是非均勻球面波，電磁場振幅與1/r 成正比遠區(qū)場具有方向性，按 sinθ變化電偶極子周圍的空間劃分為三個區(qū)域： 近場區(qū) 遠場區(qū) 過渡區(qū)時諧電磁場的位函數17 /
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