微波技術(shù)與天線自考課程知識(shí)點(diǎn)(科創(chuàng)學(xué)院)

1、微波技術(shù)與天線知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(2)靜態(tài)場(chǎng)時(shí)的麥克斯韋方程組(場(chǎng)與時(shí)間t無關(guān))1麥克斯韋方程組的理解和掌握(1)麥克斯韋方程組:D:D'、H = JH *dl（J） * ds1 s_ctBB ,'、E -E *dldsa1s ；:tD = D ds 二 Qs'、 B = 0B ds = 0s本構(gòu)關(guān)系：D 二；E8 - 'HJ = cEi H = J'、E =0'、 D= B= 0<H dl = I E «dl -0D ds =Q ssB ds =02邊界條件an （Ei - E2） = 0 an "D! -D2）l an（已-

2、H2）=Jsan （B! -B2）=0EitE2tDm - D2n二 JsTBin = B2n（2）介質(zhì)界面邊界條件（p s= 0 Js= 0）an （巳-E2）=0an （Di -D2） =0an （ Hi -H2）=0an （B -B2） = 0EitDin = D2nH it - H 2tBin = B2n(1) 一般情況的邊界條件3靜電場(chǎng)基本知識(shí)點(diǎn)（1）基本方程'、E = 0 E dl =0'、 D =D ds =Qs 2 一i 2=0ZA -E dlp"0本構(gòu)關(guān)系：D = E（2）解題思路（注計(jì)算能對(duì)稱問題（球?qū)ΨQ、軸對(duì)稱、面對(duì)稱）使用高斯定理或解電位方程

3、意邊界條件的使用）。假設(shè)電荷Q 計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度E計(jì)算電位©量 3 e= £ E2/2 或者電容（C=Q/© ）（3）典型問題導(dǎo)體球（包括實(shí)心球、空心球、多層介質(zhì)）的電場(chǎng)、電位計(jì)算；長(zhǎng)直導(dǎo)體柱的電場(chǎng)、電位計(jì)算；平行導(dǎo)體板（包括雙導(dǎo)體板、單導(dǎo)體板）的電場(chǎng)、電位計(jì)算；電荷導(dǎo)線環(huán)的電場(chǎng)、電位計(jì)算；電容和能量的計(jì)算。£r£TS4恒定電場(chǎng)基本知識(shí)點(diǎn)(1) 基本方程' E = 0- E dl =0燈 J = 0J *ds = 02 A宀二 0二 EdlA=0p本構(gòu)關(guān)系： J - ；E(2) 解題思路利用靜電比擬或者解電位方程(要注意邊界條件的使用)。假

4、設(shè)電荷Q計(jì)算電場(chǎng)E將電荷換成電流(Q I)、電導(dǎo)率換成介電常數(shù)(e c)得到恒定電場(chǎng)的解計(jì)算電位©和電阻R或電導(dǎo)Go5恒定磁場(chǎng)基本知識(shí)點(diǎn)(1) 基本方程H = JH dl = I=0B ds = 0Ls口 J二 B *dss本構(gòu)關(guān)系：B二口 H(2) 解題思路對(duì)稱問題(軸對(duì)稱、面對(duì)稱)使用安培定理假設(shè)電流I 計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 計(jì)算磁通© 計(jì)算能量3 m=卩H2/2或者電感(L=書/I )o(3) 典型問題載流直導(dǎo)線的磁場(chǎng)計(jì)算；電流環(huán)的磁場(chǎng)計(jì)算；磁通的計(jì)算；能量與電感的計(jì)算。6靜態(tài)場(chǎng)的解基本知識(shí)點(diǎn)(1) 直角坐標(biāo)下的分離變量法二維問題通解形式的選擇(根據(jù)零電位邊界條件)；特解

5、的確定(根據(jù)非零電位邊界條件)。(2) 鏡像法無限大導(dǎo)體平面和點(diǎn)電荷情況；介質(zhì)邊界和點(diǎn)電荷情況。7正弦平面波基本知識(shí)點(diǎn)(1)基本方程與關(guān)系電場(chǎng)強(qiáng)度瞬時(shí)值形式E(x, y,z,t)二 Emxcos(，t - kz)ax - Emy cos( 4 - kz)ay電場(chǎng)強(qiáng)度復(fù)振幅形式E(x, y,z) = Emxjkzax - Emyj喈丫瞬時(shí)值與復(fù)振幅的關(guān)系：E(x, y,z,t) = R eE(x,y,z)e曲= ReEmxezax + EmyeT 直卅時(shí)坡印廷矢量(能流密度)S(x, y, z,t)=E(x,y,乙t) H (x, y, z,t)平均坡印廷矢量(平均能流密度)Sav(x, y,

6、z) = -1 ReE(x, y,z) H *(x,y,z)磁場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系：大小關(guān)系Ex = Ey 二HyHx方向關(guān)系as = aEaHa - aH asa - asa(2)波的極化條件與判斷方法電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的大小和方向隨時(shí)間變化的方式，定義：極化是指在空間固定點(diǎn)處電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的方向隨時(shí)間變化的方式。通常，按照電磁波電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)隨時(shí)間在空間描繪的軌跡進(jìn)行分類設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為：E = Emxcos( t -k x)ax Emy cos(，t - kz y)ay極化條件：A、直線極化：y-x=Oor 二B' 圓極化2 and EmTmyC、橢圓極化：上述兩種條件之外

7、。圓極化和橢圓極化的旋向當(dāng) - x 0時(shí)為左旋，當(dāng) <0時(shí)為右旋圓極化波旋向示意圖直線極化波方向示意圖橢圓極化波旋向示意圖表1圓極化波和橢圓極化波旋向判斷條件及結(jié)論傳播方向坐標(biāo)關(guān)系參考分量相位差旋向結(jié)論正軸向傳輸負(fù)軸向傳輸x軸£ =6y 漢 ezEy酸=CPz _®y >0左旋右旋的 /z - % v0右旋左旋y軸ey=e>e;Ez少=戲-®z >0左旋右旋=0右旋左旋z軸Ex少=% ®x >0左旋右旋A<P= _q> <0右旋左旋圓極化和橢圓極化的旋向判斷作圖法1、將參考分量定在相應(yīng)軸的正方向上；2、計(jì)算

8、另一分量與參考分量的相位差，相位差大于 0時(shí)，另一分量畫在相 應(yīng)的正軸方向，反之，畫于負(fù)軸方向；3、拇指指向波的傳播方向，其余四指從另一分量轉(zhuǎn)向參考分量，哪只手滿 足條件即為哪種旋向。；：、0 (左旋)X i LEz.；：0 (右旋)冷1”0 (左旋)(a) +z方向傳播(b) +y方向傳播(c) -x方向傳播圓極化波旋向判斷作圖法舉例(3) 波的反射與折射1、導(dǎo)體表面的垂直入射波特性導(dǎo)體外空間內(nèi)為駐波分布，有波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn);沒有能量傳播，只有電能和磁能間的相互轉(zhuǎn)換。2、介質(zhì)表面的垂直入射波特性入射波空間內(nèi)為行駐波分布，透射波空間為行波分布;有能量傳播；反射系數(shù)和透射系數(shù)3、導(dǎo)體表面的斜入射波

9、特性分垂直極化和平行極化兩種情況（均以電場(chǎng)強(qiáng)度方向與入射面的相 互關(guān)系區(qū)分），沿導(dǎo)體表面方向傳輸?shù)氖欠蔷鶆蚱矫娌ǎ谎卮怪睂?dǎo)體表面方 向?yàn)轳v波分布；對(duì)垂直極化方式，沿導(dǎo)體表面方向傳輸?shù)氖荰E波；對(duì)平行極化方式, 沿導(dǎo)體表面方向傳輸?shù)氖荰M波；沿導(dǎo)體表面方向有能量傳輸，而沿垂直于導(dǎo)體表面方向無能量傳輸； 沿導(dǎo)體表面方向的相速大于無限大空間中對(duì)應(yīng)平面波的相速，但是 能量傳播速度小于平面波速度。4、介質(zhì)表面的斜入射波特性也分垂直極化和平行極化兩種情況，沿導(dǎo)體表面方向和垂直導(dǎo)體表面方向傳輸?shù)木欠蔷鶆蚱矫娌?；?duì)垂直極化方式，沿導(dǎo)體表面方向傳輸?shù)氖荰E波；對(duì)平行極化方式,沿導(dǎo)體表面方向傳輸?shù)氖荰M波;沿導(dǎo)體表面方向有能量傳輸,而沿垂直于導(dǎo)體表面方向有行駐波特性;反射系數(shù)和透射系數(shù)丄 Icosq+”icos32 2cos耳T丄二 Jcosq +ScosQ_口2 cosd -口1 co