电磁学和电磁波冯恩信.pptVIP

* 电磁波的传播方式： 一是利用天线将电磁波辐射到需要的区域——电磁波的辐射； 二是借助传输系统将电磁波沿一定的途径送至某处。 本章讨论电磁波沿导波装置传播的问题，即： 第七章 导行电磁波 1 ．导波系统：将电磁波能量从一处传输到另一处的 装置叫导波系统或“传输线”。 2 ．导波系统即传输线的分类。 按其上传播的导行电磁波特征分类： TEM波传输系统； 波导传输系统 表面波传输系统 在任何均匀导波装置中传播的波都可以分为以下三种模式 ◇ 在电磁波传播方向上没有电场和磁场分量，电场和磁场全部在横平面内，这种模式的电磁波称为横电磁波，简称TEM波。 ◇ 在电磁波传播方向上有电场分量，但没有磁场分量，这种模式的电磁波称为横磁波，简称TM波。 ◇ 在电磁波传播方向上有磁场分量，但没有电场分量，这种模式的电磁波称为横电波，简称TE波。 y x z 7.1 导波系统中的电磁波 一．导波系统中的电磁波及其方程 1 1．沿Z方向传播的电磁波 这里假设传输线是均匀的，故其任意截面上电磁波的 分布都相同。即 2. 传输线中的电磁波方程 在传输线中的无源区域，电磁场的波动方程为： 二．纵向场分析法 对非 TEM 波，在传输方向 z 上其分量 E z 和 H z 不为零。 故可利用（ E z ， H z ）求出 E x ,E y 和 H x ,H y 。这种方法称为纵 向场分析法。 =0 1 ．关于纵向场的方程 ▽ t 2 E z +k c 2 E z =0 ▽ t 2 H z +k c 2 H z =0 通过给定传输线边界条件和上述方程，即可解出 E z 和 H z 。另外，在无源区， 电场和磁场 满足 Maxwell 方程。 2. 讨论 对 TE 波： E z 对 TM 波： H z =0 对 TEM 波：不能套用纵场分析法。 ◇ 均匀导波系统中，可用两个纵向场分量Ez和Hz表示其余的横向场分量Ex、Ey、Hx、Hy。 ◇ 两个纵向场分量Ez和Hz可由相应的亥姆霍兹方程 及边界条件确定。 ◇可根据两个纵向场分量Ez和Hz的存在与否，对波导中的电磁波进行分类。 分布参数 集总参数 矩形波导 a b x y 矩形波导及所有单导体波导不能传输TEM波 ◇ 由TM模的场分量表示可知，m 和n 都不能为 零，否则全部场量为零，故矩形波 导中 最低阶的 TM 模式是 TM11 模。 *