第3章电磁场与微波技术+课件.pptVIP

第3章 平面电磁波 3.1 无界理想介质中的均匀平面波 均匀平面波是指波阵面（等相位面）为无限大平面，波阵面上各点的场强大小相等、方向相同的电磁波。 电场的波动方程为 （3.1） 该方程的通解为 （3.2） 是一个以 为速度沿 方向传播的电磁波。 这里考虑场按正弦变化的情况，则电场可以写成 （3.5） （3.6） （3.8） 考虑式（3.8）右边第一项，其正是式（3.5）的复数形式。 周期为 （3.11） 频率为 （3.12） （3.13） （3.14） （3.16） （3.17） 在自由空间中 （3.18） （3.20） 例3.1 已知无界理想介质 （ ）中正弦平面波的频率 Hz，电场强度为 ,求： （1）平面波的相速度 、波长 、相位常数 、波阻抗 ； （2）写出电场E和磁场H的瞬时表达式； （3）求坡印廷矢量的平均值。 解（1） （2） 电场和磁场的瞬时表达式为 （3） 坡印廷矢量的平均值为 3.2 波的极化 波的极化是指在空间任一固定点上波的电场矢量空间取向随时间变化的方式，用E的矢端轨迹来描述。 波的极化状态有三种。如果E的矢端轨迹为直线，波为线极化波；如果E的矢端轨迹为圆，波为圆极化波；如果E的矢端轨迹为椭圆，波为椭圆极化波。显然，对于均匀平面波而言，在空间所有点上波的极化状态都相同。 3.2.1 线极化 如果Ex和Ey相位相同或相差 ，合成电场的矢端轨迹为直线，波为线极化。取 ，有 3.2.2 圆极化 如果Ex和Ey振幅相同，相位相差 ，合成电场的矢端轨迹为圆，波为圆极化。取 ， ，有 （3.31） 3.2.3 椭圆极化 通常Ex和Ey振幅和相位都不相等，合成电场的矢端轨迹为椭圆，波为椭圆极化。 3.3 无界损耗媒质中的均匀平面波 3.3.1 等效介电常数 （3.44） 工程上常用损耗角正切的概念说明媒质损耗的程度，其定义为 3.3.2 损耗媒质中的电场和磁场 称为传播常数。 （3.52） （3.53） 3.3.3 良介质和良导体中的参数 1 良介质（σ/ωε1） 2 良导体（σ/ωε1）良导体中， α 、β和ηc近似为 例3.5 海水的媒质参数为μ=μ0、ε=81ε0、σ=4S/m。已知频率为f=100Hz的均匀平面波在海水中沿z方向传播，电场在x方向，其振幅为1V/m，求： （1）衰减常数、相位常数、波阻抗、相速度和波长； （2）电场和磁场的瞬时表达式。 解 当 f =100Hz， 海水在频率f =100Hz时为良导体。 （1） Np/m 在海水中电磁波的波长变短，速度变慢。 （2） 设电场的初相为0。有 3.4 均匀平面波对平面分界面的垂直入射 3.4.1 对理想导体平面的垂直入射 入射波场量可以表示为 （3.67） （3.68） 反射波场量表示为 （3.69） （3.70） （3.71） （3.72） （3.73） 上面合成场的坡印廷矢量平均值为 （3.74） 将式（3.72）和（3.73）写成瞬时值形式，为 3.4.2 对理想介质平面的垂直入射 （3.89） （3.90） 3.4.3 对导电媒质平面的垂直入射 进入良导体的电磁