场波教案_7平面电磁波1__44.ppt

对应于比值 的频率称为界限频率，它是划分媒质属于低耗介质或导体的界限。 媒 质 频 率 （MHz） 干 土 2.6 （短波） 湿 土 6.0 （短波） 淡 水 0.22 （中波） 海 水 890 （超短波） 硅 （微波） 锗 （微波） 铂 （光波） 铜 （光波） 几种媒质的界限频率 当平面波在导电媒质中传播时，其传播特性与比值 有关。 这些数据说明：一般厚度的金属外壳在无线电频段有很好的屏蔽作用，如中频变压器铝罩、晶体管的金属外壳等都很好地起屏蔽作用，但对低频无工程意义。低频时可采用铁磁性导体（如铁 S/m， ， ）进行屏蔽。 集肤效应在工程上有重要应用，如用于表面热处理：用高频强电流通过一块金属，由于趋肤效应，它的表面首先被加热，迅速达到淬火的温度，而内部温度较低，这时立即淬火使之冷却，表面就会变得很硬，而内部仍保持原有的韧性。 电导率? 引起热损耗，所以导电介质又称为有耗介质，而理想介质又称为无耗介质。 复介电常数和磁导率的虚部代表损耗，分别称为极化损耗和磁化损耗。对于非铁磁性物质可以不计磁化损耗；对于微波波段以下的电磁波，媒质的极化损耗也可不计。 解 ① 良导体 求得 例 已知向正 z 方向传播的均匀平面波的频率为 5 MHz ， 处电场强度为 x方向，其有效值为100V/m。若 区域为海水，其电磁特性参数为 试求:① 该平面波在海水中的 。② 在 处的 。 波长为 波阻抗 Zc 为 相速为 集肤深度 ? 为 ② 海水中电场强度的复振幅为 磁场强度复振幅为 在 z = 0.8m 处，电场强度及磁场强度的瞬时值为 复能流密度为 4. 电磁波的群速 电磁波在色散媒质中传播时，各个频率分量以不同的相速进行传播，因此，相速无法描述含有多种频率分量的电磁波在色散媒质中的传播速度。本节介绍的群速，可以用来描述窄带信号在色散媒质中的传播特性。 设 z 向传播的电磁波信号仅具有两个频率非常接近的频率分量如下： 其合成信号为 式中 由于 ， ，因而在一个足够小的时间间隔内，上式中的第一个余弦项尚未发生明显变化时，第二个余弦项已经历了几个周期的变化，所以 代表载频， 代表调制频率。 由上式可见，该载波是一个正弦波，其振幅也为正弦函数，但其频率很低。可见，两个信号叠加后形成一个幅度变化缓慢的调幅信号。 若媒质是无色散的，振幅形成的包络随载波一起运动，在运动过程中，载波及包络都保持正弦波形。因此可以根据包络上的等相位点求出波包的移动速度，该速度称为群速，以 表示。由 ，求得群速 为 对于非色散媒质，k 与 ? 的关系是线性的，因此 ，求得群速为 再由 ，求得载波相速 为 已知非色散媒质中，传播常数 ，求得 由此可见，非色散媒质中群速等于相速。 由于色散媒质的传播常数 k 与频率 ? 的关系是非线性的，不同的载波频率，其群速不同。群速不再等于相速。 上图给出了当 时，上述窄带信号在三个不同时刻的波形。载波以相速传播，包络以群速传播。 为包络等相位点，P 为载波等相位点。当P 点 位移为d 时，由于包络速度较慢， 点仅位移 。因此，经过一段时间传播后，包络变形，导致信号失真。 因 求得 若相速 与频率? 无关， ，则 ，即无色散时相速等于群速。 若 ，则 ，这种情况称为正常色散。 若 ，则 ，这种情况称为异常色散。 谢谢大家！ 感谢您的观看！ 第七章 平面电磁波 主 要 内 容 理想介质中的平面波，平面波极化特性，平面边界上的垂直投射，任意方向传播的平面波的表示，平面边界上的斜投射，各向异性媒质中的平面波。 1. 波动方程 2. 理想介质中的均匀平面波 3