电磁场与电磁波第五章.ppt

椭圆极化波 其它情况下，令 ，由 可得到 椭圆极化波特点： 　场的大小和方向都随时间改变，其端点在一个椭圆上旋转。 电磁波极化判断结论 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： 电磁波的极化在许多领域中获得了广泛应用。如： 补充内容：电磁波极化的工程应用 在雷达目标探测的技术中，利用目标对电磁波散射过程中改变 极化的特性实现目标的识别 　无线通信技术中，利用天线发射和接收电磁波的极化特性，实现最佳无线电信号的发射和接收 金属反射板 ?/8,电长度 圆极化反射器工作原理 45°金属栅网 垂直或水平 线极化波 入 直接反射，相位改变180° 透射，经金属反射板反射，相位改变270° 叠加,合成圆极化波 圆极化波 垂直极化 水平极化 金属反射板 玻璃钢罩 馈源 抛物面 ?/4 出 极化扭转天线示意图 45°金属栅网 入 例 判断下列电场表示式所表征的电磁波波的极化形式。 所以，合成波为线极化波。 解： 解： 故：合成波为左旋圆极化波。 解：合成波为右旋圆极化波。 解： 故：合成波为右旋圆极化波。 解：合成波为椭圆极化波。 5.3 导电媒质中的均匀平面波 导电媒质的典型特征是电导率? ≠ 0。 电磁波在导电媒质中传播时，有传导电流J=?E存在，同时 伴随着电磁能量的损耗。 电磁波的传播特性与非导电媒质中的传播特性有所不同。 5.3.1 导电媒质中的均匀平面波 5.3.2 弱导电媒质中的均匀平面波 5.3.3 良导体中的均匀平面波 讨论内容 5.3.1 导电媒质中的均匀平面波 导电媒质中的波动方程 在无源的导电媒质区域中，麦克斯韦方程为 称为复介电常数或等效介电常数 第一个方程可以改写为 则导电媒质中的波动方程为： 比较损耗媒质中的波动方程和理想介质中的波动方程可知：方程形式完全相同，差别仅在于 导电媒质中的波动方程的解 在损耗媒质中波动方程对应于沿+z方向传播的均匀平面波解为： 式中： 为复数。令　　　　　　　　　，则 瞬时值形式. 振幅有衰减 称为电磁波的传播常数，单位：1/m 是衰减因子，? 称为衰减常数，单位：Np/m（奈培/米） 是相位因子，? 称为相位常数，单位：rad/m（弧度/米） 相伴的磁场 本征阻抗为复数 磁场相位滞后于电场 式中，　为导电媒质本征阻抗： 导电媒质中的电场与磁场 非导电媒质中的电场与磁场 理想媒质中 导电媒质中 导电媒质中的平面波的传播特性 传播参数 可建立方程组 则由 导电媒质中波的传播常数 相位速度（波速） 在理想媒质中： 在损耗媒质中： 很明显：损耗媒质中波的相速除与媒质参数有关外，还与波的频率有关。 色散现象：波的传播速度（相速）随频率改变而改变的现象。具有色散效应的波称为色散波。 结论：导电媒质（损耗媒质）中的电磁波为色散波。 场量 ， 的关系 可以推知：在导电媒质中，场量 ， 之间关系与在理想介质中场量间关系相同，即： 式中： 为波传播方向 为导电媒质本征阻抗 讨论：(1) 、 、 三者相互垂直，且满足右手螺旋关系 (2) 在导电媒质中，电场和磁场在空间中不同相。电场相位超前磁场相位 。 导电媒质中的电场与磁场 能量密度与能流密度 衰减快于场量 电场能量密度： 磁场能量密度： 结论：导电媒质中均匀平面波的磁场能量大于电场能量。 电磁波的平均能流密度： 　为横电磁波（TEM波）， 、 、 三者满足右手螺旋关系 无界导电媒质中均匀平面波的传播特性总结 　磁场能量大于电场能量。 媒质的本征阻抗为复数，电场与磁场不同相位，磁场滞后于电场? 角； 在波的传播过程中，电场与磁场的振幅呈指数衰