第06章无界空间平面电磁波的传播.ppt

海水中的趋肤深度随频率变化的曲线 穿过 1m2 的平均功率 Pav= 0.75mW 由此可知，电磁波在海水中传播时衰减很快，尤其在高频时，衰减更为严重，这给潜艇之间的通信带来了很大的困难。若为保持低衰减，工作频率必须很低，但即使在 1 kHz 的低频下，衰减仍然很明显。 6.3 波的极化 在电磁波传播空间给定点处，电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹。 极化的概念 一般情况下，沿+z 方向传播的均匀平面波为 如果 相位超前于 相位δ，则 电磁波的极化状态取决于Ex 和Ey 的振幅之间和相位之间的关系，分为：线极化、圆极化、椭圆极化。 线极化：电场强度矢量的端点轨迹为一直线段 圆极化：电场强度矢量的端点轨迹为一个圆 椭圆极化：电场强度矢量的端点轨迹为一个椭圆 可得 6.3. 1 线极化波 如果δ=0或δ=? E的大小随时间按余弦规律变化，即 场强矢量末端轨迹是一直线，故称为线极化。 与x 轴的夹角为 常数 随时间变化 线极化波（反相） 当δ=?时， 当δ=0时， 6.3.2 圆极化波 如果 ， 时，其轨迹方程为 对于给定 z 值的某点，随着t值的增加， 的大小 不变 , 而方向以ω等速旋转， 的末端轨迹是圆。 1. 左旋圆极化波 当 时， 左旋极化波形成螺旋线 左旋圆极化波 o x E y x E y E ? 随时间的增加而减小， 的旋向与波的传播方向之间满足左手螺旋 关系 称为左旋圆极化 的增加而增大， 的旋向与波的传播方向之间满 足右手螺旋关系, 称为右旋圆极化。 结论： 任何两个同频率、同传播方向且空间 上正交的线极化波，当它们的振幅相同、相位差为±π/ 2时,可合成一个圆极化波。 2. 右旋圆极化波 当 时， ，即 随时间 右旋圆极化波 o Ex y x E Ey a 6.3.3 椭圆极化波 其它情况下，由 可得 特点：合成波电场的大小和方向都随时间改变，其端点在一个椭圆上旋转。 场强矢量末端在椭圆上非匀速旋转。 特别是，当 当δ=＋?/2时为左旋椭圆极化波， 当δ=－?/2时为右旋椭圆极化波。 合成波极化的小结 线极化：?φ＝0、±? 。 ?φ＝0，在1、3象限；?φ＝±? ，在2、4象限。 椭圆极化：其它情况。 0 ?φ ? ，左旋；－? ?φ＜0，右旋 。 圆极化：?φ＝±? /2，Exm＝Eym 。 取“＋”，左旋圆极化；取“－”，右旋圆极化。 电磁波的极化状态取决于Ex 和 Ey 的振幅Exm、Eym 和相位差 ?φ＝φy－φx 对于沿+ z 方向传播的均匀平面波： 波的极化类型判断 无论波的表达式是瞬时值还是复数形式,判断的要点是两条: 注意:比较时一定要用标准形式； 如果沿z轴正向传播时为右旋， 　　则沿z轴负向传播时为左旋 　　极化波的分解 任何一个线极化波都可以表示成旋向相反、振幅相等的两圆极化波的叠加,即 任何一个椭圆极化波也可以表示成旋向相反、振幅不等的两圆极化波的叠加，即 任何一个线极化波、圆极化波或椭圆极化波可分解成两个线极化波的叠加 （5） 6.2 有耗介质和良导体中的平面波 6.2.1 有耗介质中的平面电磁波 有耗介质的电导率 ? ≠ 0，电磁波在有耗媒质中传播时，有传导电流 存在，同时伴随着电磁能量的损耗。 电磁波在有耗介质中的传播特性也与理想介质中有所不同。 有耗介质中时谐电磁场应满足齐次矢量亥姆霍兹方程 为复波数。 而 式中 上式解的形式与理想介质中的相同，只要以 kc 代替k 即可，即 如果假设 即等相位面与等振幅面重合，则 称为复波阻抗 式中 称为衰减常数， 是衰减因子 称为相位常数， 是相位因子 。 则其瞬时表达式为 复波阻抗可表示为 如果 和 不同方向，则属非均匀平面波。 如果复矢量中的β和α不同向，