均匀平面波在无界媒质中的传播ppt课件.ppt

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1、分类分析时变电磁场问题第4章电磁波的典型代表电磁波的传输共性问题个性问题电磁波的辐射第5、6章第7章第8章均匀平面波波导天线1分类分析均匀平面波第5章均匀平面波第6章无界单一介质空间无界多层介质空间电磁波传播的媒介环境包括：无界：无障碍的自由空间半无界：半无限大介质，属介质表面反、折射问题有界：波导、传输线等媒介性质有：无耗（非导电）和有耗（导电）。2第5章均匀平面波在无界空间中的传播本章内容5.1理想介质中的均匀平面波5.2电磁波的极化5.3导电媒质中的均匀平面波3需要分析的问题平面波柱面波球面波（固定时刻的复矢量函数）时谐电磁波的分析线极化波

2、圆极化波椭圆极化波（固定位置的瞬时变化）场量随空间位置变化的规律场量随时间变化的规律√√√√√（8章）4理想介质导电媒质5均匀平面波的定义平面波：任意时刻等相位面（波阵面）为平面的波均匀平面波均匀：电磁场的振幅在等相位面上不变电磁波的场矢量只沿传播方向变化，在与传播方向垂直的无限大平面内，电场和磁场的方向、振幅和相位都保持不变特性在等相位面上电场复矢量为常矢数任一时刻等相位面上电磁场的大小和方向不变问题：等相位面上均匀平面波在不同时刻的电磁场也不变吗？波阵面：空间相位相同的点所构成的曲面，即等相位面65.1理想介质中的均匀平面波7由于5.1.1一维波

3、动方程的均匀平面波解设在无限大的无源空间中，充满线性、各向同性的均匀理想介质。均匀平面波沿z轴传播，则电场强度和磁场强度均不是x和y的函数，即同理结论：均匀平面波没有沿传播方向的场分量，即电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向——横电磁波（TEM波）89设电场只有x分量，即其解为：可见，表示沿+z方向传播的波。的波形解的物理意义第一项第二项沿－z方向传播的波，舍弃电磁波沿空间相位滞后的方向传播10由，可得其中是电场的振幅与磁场振幅之比，具有阻抗量纲，称为波阻抗；又由于与媒质参数有关，又称为媒质的本征阻抗。在真空中相伴的磁场瞬时表达式：11磁场与电场相互

4、垂直，且同相位结论：在理想介质中，均匀平面波的电场强度、磁场强度同相位，且和传播方向相互垂直，遵循右手螺旋法则。12沿z方向传播的均匀平面波其电磁场复矢量解为：均匀平面波为横电磁波（TEM波）电磁波沿空间相位滞后的方向传播小结EHz波传播方向均匀平面波波阵面xyo沿z方向传播的均匀平面波：131、均匀平面波的传播参数周期T：同一位置，相位变化2π的时间间隔，即（1）角频率、频率和周期（z=常数）角频率ω：表示单位时间内的相位变化，单位为rad/s频率f：tToxE14（2）波长和相位常数（任意固定时刻）波长λ：同一时间，空间相位差为2π等相位面的距离，

5、即相位常数k：表示波传播单位距离的相位变化oxElzk的大小等于空间距离2π内所包含的波长数目，因此也称为波数。电磁波的波长不仅与频率有关，还与媒质参数有关kz为空间相位，z等于常数的平面为等相位面15（3）相速（波速）真空中：由相速v：电磁波的等相位面在空间中的移动速度相速只与媒质参数有关，而与电磁波的频率无关故得到均匀平面波的相速为162、能量密度与能流密度其中,理想介质中均匀平面波的电场储能与磁场储能相等能量密度:能流密度:两者关系:理想介质中均匀平面波的电磁能量沿波的传播方向流动，且能速与相速相等能量传输速度17沿+z方向传播的均匀平面波沿传播

6、方向的均匀平面波沿任意方向传播的均匀平面波波传播方向zyxorne等相位面P(x,y,z)yzxo沿＋z方向传播的均匀平面波P(x,y,z)波传播方向r等相位面等相位面方程3、沿任意方向传播的均匀平面波18理想介质中的均匀平面波的传播特点xyzEHO理想介质中均匀平面波的和EH电场、磁场与传播方向之间相互垂直，是横电磁波（TEM波）,方向满足右手螺旋法则沿空间相位滞后的方向传播，无衰减，电场与磁场的振幅不变波阻抗为实数，电场与磁场同相位，振幅大η倍电磁波的相速与频率无关，无色散电场能量密度等于磁场能量密度，能量的传输速度等于相速相关物理量:(角)频率、

7、周期、波长、相位常数、波数、相速19分析均匀平面波的技巧及电磁场复波幅的关系由于方向传播均匀平面波电磁场复矢量的解为：因此20需要分析的问题√平面波柱面波球面波（固定时刻的复矢量函数）时谐电磁波的分析线极化波圆极化波椭圆极化波（固定位置的时间变化特性）场量随空间位置变化的规律场量随时间变化的规律复数表式法实现时空分离215.2电磁波的极化5.2.1极化的概念5.2.2线极化波5.2.3圆极化波5.2.4椭圆极化波5.2.5极化波的分解5.2.6极化波的工程应用225.2.1极化的概念空间固定点处，电场强度的矢端随时间变化的轨迹。波的极化矢端的变

8、化，表现为矢量的坐标分量大小的变化研究矢量分量随时间的变化，需从场矢量的瞬时表达式出发。如对于