正弦平面电磁波及其传播习题.pptVIP

例2*已知SUPW在真空中传播，其复电场强度为求：波矢及频率；a的值；磁场H及H(t)。1解：2E的一般表示式为3和给定的E比较得到：4即5另由得：由SUPW的传播特性(TEM波)得到：01即02其中，例3*已知海水的S/m，频率分别为3kHz和30MHz的SUPW(由空气垂直进入海水)在海平面处(刚好在水面下侧)的电场强度为。试求：电场强度衰减为1处的水深；SUPW从海平面向海水中传播的平均功率流密度。导电媒质中平面电磁波的电磁场*1解：当时，有2此时海水为良导体。设水深处，则有可得：*当时，有，此时海水仍可近似认为是良导体。设水深处，则有由此可见，选高频30MHz的电磁波衰减较大，应采用低频3kHz的电磁波。在具体的工程应用中，具体低频电磁波频率的选择还要全面考虑其它因素。当时，有01当时，有02例4*任意线极化波均可表示成一个左旋圆极化波与一个右旋圆极化波的叠加。证明：线极化波的电场强度一般可表示为*代表右旋圆极化波的电场；贰其中壹代表左旋圆极化波的电场；叁上式右边第一项为一左旋圆极化波，第二项为一右旋圆极化波，而且两者振幅相等，均为E0/2。02如果假设线极化波沿+z方向传播，取x轴平行于电场强度矢量E，则01例5*空气中传播的SUPW的复电场为试求：传播方向；极化类型；磁场强度H(t)；H(t)的矢量端点的轨迹。12解：参考例2求波矢的方法，得即传播方向为由于所以而且相位超前相位该SUPW为左旋圆极化波。(3)*其中上式表明：的矢端（）在xoy面内随时间的运动轨迹为圆周，圆心在原点，半径为另外，相位超前相位，所以应该追随的时变规律，从而可知：点在圆周上的运动方向(绕向)与波的传播方向满足左手螺旋定则。可见H(t)的矢量端点由上面3的结果可知，H(t)的矢量端点（）在xoy坐标面内的的轨迹方程为：()的运动规律与E(t)的矢量端点P运动规律相同，两者对于SUPW的极化特性的描述是等价的。例6*空气中的一均匀平面波的波长为12cm，当该波进入某无损耗媒质中传播时，其波长减少为8cm，而且已知在媒质中的E和H的振幅分别为50V/m和0.1A/m。求该平面波的频率、媒质的相对磁导率和相对介电常数。解：电磁波的频率为01在无损耗媒质中的波长为02所以波速为03无损耗媒质的本征阻抗为01那么由这样两个式子：02求得：03**正弦平面电磁波及天线辐射习题课内容提要*波动：在某一过程中，沿某一方向观察某一现象，若在后一位置，后一时刻重复前一位置，前一时刻的行为，则称该现象为波动现象。向+z方向传播的波*波动的分类：相位相等的点的集合成为等相位面。按照等相位面的几何形状分为平面波、球面波和柱面波；按照沿传播方向有无电磁场的分量分为横电磁波(TEM)、横电波(TE)和横磁波(TM)。正弦均匀平面波（SUPW）：波动量随时间按正弦规律变化，且其等相位面与等振幅面互相重合。1正弦平面电磁波不仅满足Maxwell方程：2还满足亥姆霍兹方程：也称为无源、无耗媒质中时谐电磁场的波动方程。4、电磁波的传播特性。*正弦均匀平面电磁波的等相位面方程为1空间相位kz变化2π所经过的距离称为波长，以λ表示。按此定义有kλ=2π，所以2复坡印廷矢量为*平均功率密度为常数，表明与传播方向垂直的所有平面上，每单位面积通过的平均功率都相同，电磁波在传播过程中没有能量损失(沿传播方向电磁波无衰减)。因此理想媒质中的均匀平面电磁波是等振幅波。电场能量密度和磁场能量密度的瞬时值为在理想介质中，均匀平面电磁波的电场值E和磁场值H之比等于波阻抗，电场能量密度和磁