[理學(xué)]第6章平面電磁波-文庫吧資料
2024-10-22 21:23本頁面
【正文】 平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播時 ， 振幅不斷衰減的物理原因是由于電導(dǎo)率 ? 引起的 熱 損耗 ， 所以 導(dǎo)電媒質(zhì) 又稱為 有耗媒質(zhì) ， 而電導(dǎo)率為零的 理想介質(zhì) 又稱為 無耗媒質(zhì) 。 1????31015?41011? ? ?媒 質(zhì) 頻 率 （ MHz） 干 土 （ 短波 ） 濕 土 （ 短波 ） 淡 水 （ 中波 ） 海 水 890 （ 超短波 ） 硅 （ 微波 ） 鍺 （ 微波 ） 鉑 （ 光波 ） 銅 （ 光波 ） 比值的大小實際上反映了傳導(dǎo)電流與位移電流的幅度之比 。 因此，具有一定厚度的金屬板即可 屏蔽 高頻時變電磁場。 場強振幅衰減到表面處振幅 的深度稱為 集膚深度 ，以 ? 表示 ， 則由 e11ee ?? ??? ???? fπ 11 ??可見，集膚深度與頻率 f 及電導(dǎo)率 ? 成反比。 第二 ，若 ，良導(dǎo)體屬于這種情況。 此時 ， 可以近似認(rèn)為 ?????222111 ????????????????????? ???? ?????2? c ???Z那么 這些結(jié)果表明 ， 電場強度與磁場強度同相 ， 但兩者振幅仍不斷衰減 。 Ex Hy z 因為電場強度與磁場強度的 相位不同，復(fù)能流密度的實部及虛部均不會為零，這就意味著平面波在導(dǎo)電媒質(zhì)中傳播時，既有單向流動的 傳播 能量，又有來回流動的 交換 能量。 因為波阻抗為復(fù)數(shù)，電場強度與磁場強度的相位不同。 導(dǎo)電媒質(zhì)中平面波的波長為 ???????????????????112π2π22????????可見，此時波長不僅與媒質(zhì)特性有關(guān)，而且與頻率的關(guān)系是非線性的。 各個頻率分量的電磁波以 不同的 相速傳播 ， 經(jīng)過一段距離后 ， 各個頻率分量之間的相位關(guān)系將發(fā)生變化 ， 導(dǎo)致信號失真 ， 這種現(xiàn)象稱為 色散 。因此， β 稱為 相位常數(shù) ，單位為 rad/m； α 稱為 衰減常數(shù) ，單位為 Np/m，而 Γ稱為 傳播常數(shù) 。 12GHz~14GHz 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) （ GPS） ： L1 = L2 =, L3 = 光纖通信： ?m ， ?m ， ?m ISM波段： 902~928MHz， ~， ~ 導(dǎo)電媒質(zhì)中的平面波 若 ? ? 0 ，則在無源區(qū)域中 若令 ???? je ??EH ej?????則上式可寫為 式中 ?e 稱為 等效介電常數(shù) 。 。 900MHz。 解 ① 頻率 ( H z ) 103π210π6π2 88 ????? ?f( m ) 1π2 π2π2 ??? k?波長 ? ?V / m e20)( π2j zz ?? xeE② 電場強度 ? ?A / m eπ6 11)( π2j0zyzZz???? eEeH磁場強度 ? ?2*c W / m π310zeHES ???③ 復(fù)能流密度 ? ?m / s 103 8ep ???? kvv ?④ 相速及能速 電磁波的波段劃分及其應(yīng)用 名 稱 頻率范圍 波長范圍 典型業(yè)務(wù) 甚低頻 VLF[超長波 ] 3~30KHz 100~10km 導(dǎo)航，聲納 低頻 LF[長波， LW] 30~300KHz 10~1km 導(dǎo)航，頻標(biāo) 中頻 MF[中波 , MW] 300~3000KHz 1km~100m AM, 海上通信 高頻 HF[短波 , SW] 3~30MHz 100m~10m AM, 通信 甚高頻 VHF[超短波 ] 30~300MHz 10~1m TV, FM, MC 特高頻 UHF[微波 ] 300~3000MHz 100~10cm TV, MC, GPS 超高頻 SHF[微波 ] 3~30GHz 10~1cm SDTV, 通信 ,雷達 極高頻 EHF[微波 ] 30~300GHz 10~1mm 通信 , 雷達 光頻 [光波 ] 1~50THz 300~?m 光纖通信 中波調(diào)幅廣播 （ AM） ： 550KHz~1650KHz 短波調(diào)幅廣播 （ AM） ： 2MHz~30MHz 調(diào)頻廣播 （ FM） ： 88MHz~108MHz 電視頻道 （ TV） ： 50MHz~100MHz 。 利用空間傅里葉變換，可將非平面波展開為很多平面波之和，這種展開有時是非常有用的。顯然，實際中 不可能 存在這種均勻平面波。這就 表明 ，電磁波能量僅向正 z 方向單向流動，空間不存在來回流動的交換能量。 由上可見，均勻平面波是 TEM波，只有非均勻平面波才可形成非TEM波，但是 TEM波也可以是非均勻平面波。 當(dāng)平面波在真空中傳播時 ， 其波阻抗以 Z0 表示 ， 則 )Ω(π1 2 03 7 7000 ??? ??Z 上述均勻平面波的磁場強度與電場強度之間的關(guān)系又可用矢量形式表示為 xzy Z EeH ??1zyx Z eHE ??或 Ex Hy z 對于 傳播方向 而言 ， 電場及磁場僅具有 橫向 分量 ， 因此這種電磁波稱為 橫電磁波 ， 或稱為 TEM波 。 左圖表示 t = 0 時刻 ， 電場及磁場隨空間的變化情況 。這種現(xiàn)象稱為
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