模擬電路：第22講 平面電磁波(續(xù))

1電磁場理論講稿

第22講平面電磁波(續(xù))電子信息工程學(xué)院2本節(jié)內(nèi)容復(fù)數(shù)坡印廷定理有耗媒質(zhì)中的均勻平面波解相速，群速，色散電磁波的極化波的分解向任意方向傳播的均勻電磁波3復(fù)數(shù)形式的玻印廷定理與時(shí)間無關(guān)45復(fù)數(shù)形式玻印廷定理對簡單媒質(zhì)，由復(fù)數(shù)場定律6考慮到自由電流=傳導(dǎo)電流+電源電流789電磁波的極化重點(diǎn):電磁波極化的概念,區(qū)分,及物理特征.波的極化:討論電磁波的電場矢量的矢量末端,隨時(shí)間的變化,在空間的描述軌跡.舉例:當(dāng)t變化時(shí),

矢量末端在空間描述的軌跡為10yxy方向的線極化波y方向的線極化電場11yxtoxy12討論電場的兩個(gè)分量與極化的一般關(guān)系:設(shè):在處13因此整理后有:14橢圓方程

a,b,c為固定值.15當(dāng)t變化時(shí),

改變,故

變化.AB橢圓電場矢量的極化橢圓OA為橢圓的半長軸OB為橢圓的半短軸電磁波稱為橢圓極化波線極化和圓極化是橢圓極化的特殊情況左旋、右旋16討論:

y方向的線極化.

x方向的線極化.

極化方向?yàn)榉较?17軌跡為圓,故為圓極化,如果用前示的方法,可以看出兩種情況下,繞原點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向是相反的.18軌跡為橢圓,故為橢圓極化.(有兩個(gè)相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向)19極化方向工程判斷法以向+z方向傳播的均勻平面波為例,說明如何判斷極化(包括旋轉(zhuǎn)方向)實(shí)部虛部2021線極化:或或同理系數(shù)與有關(guān)22圓極化：極化旋轉(zhuǎn)方向由下面方法確定(右手規(guī)則)：拇指為波傳播方向，四指為

到

旋轉(zhuǎn)方向：滿足右手關(guān)系時(shí)為右旋圓極化；滿足左手關(guān)系時(shí)為左旋圓極化。2332-2-3-z為傳播方向.右旋橢圓極化.例：24波的分解線極化波的分解：一個(gè)線極化波可以分解為兩個(gè)正交線極化波，但這種分解不唯一；一個(gè)線極化波可以分解為一對左、右旋的圓極化波；橢圓極化波的分解：一個(gè)橢圓極化波可以分解為一對正交的線極化波；一個(gè)橢圓極化波可以分解為一對左、右旋的圓極化波；圓極化波的分解：一個(gè)圓極化波可以分解為一對正交的線極化波；任何一個(gè)圓極化波都不能分解為一對左、右旋的圓極化波任何一個(gè)波都可以分解為一對左、右旋的橢圓極化波；但左、右旋的橢圓極化波彼此不正交，所以分解不唯一；25總結(jié):在無源,無耗簡單媒質(zhì)中,以z=常數(shù)的面為等相面的正弦解均勻平面波滿足的方程為

其解為:26其中向+z方向傳播的波為其中向-z方向傳播的波為27平面波在有耗媒質(zhì)中的傳播重點(diǎn)理解：由于媒質(zhì)有耗，電磁波在傳播過程中的衰減特性。在有耗無源簡單媒質(zhì)中傳播的均勻平面波是一個(gè)沿傳播方向衰減的均勻平面波，且磁場與電場不再同相。28媒質(zhì)的損耗是通過

來引入的導(dǎo)致兩個(gè)方程變化定義：29兩方程可寫為：30波解：隨著z的增加而減小：傳播常數(shù)：衰減常數(shù)31同理32有耗媒質(zhì)中傳播的均勻平面波33為了討論各種媒質(zhì)中波的傳播及衰減特性，可用媒質(zhì)參量

來表示由可得34衰減常數(shù)隨頻率變化曲線35半導(dǎo)電媒質(zhì)中的均勻平面波36良導(dǎo)體中的均勻平面波37良導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)由于兩導(dǎo)體中非常大，所以波在良導(dǎo)體中衰減很快，將垂直于介質(zhì)表面入射進(jìn)介質(zhì)中的波的幅度衰減為原來的1/e的距離定義為波在該媒質(zhì)中的透入深度。對良導(dǎo)體：38良導(dǎo)體中的波阻抗良導(dǎo)體的表面電阻而良導(dǎo)體中磁場能與電場能39相速沿z方向傳播的波具有

的因子為等相位方程等相位方程傳播的速度如果40不同頻率的波,傳播速度不同----色散波傳播速度與頻率有關(guān)的媒質(zhì)為色散媒質(zhì)，一切有耗媒質(zhì)均是色散媒質(zhì)。一個(gè)有多個(gè)頻率分量的電磁波在色散媒質(zhì)中傳播時(shí)，由于不同頻率的波傳播速度不同會(huì)發(fā)生變形，這種現(xiàn)象稱為色散現(xiàn)象。41群速42沿任意方向傳播的均勻平面波重點(diǎn):掌握沿z方向傳播的均勻平面波與沿任意方向傳播的波的可比性軸為傳播方向媒質(zhì):(均勻)分析均勻平面波的特性zx0Pr等相面y43等相面上任一點(diǎn)P(x,y,z),有:復(fù)數(shù)傳播矢量沿任意方向的波:44直角坐標(biāo)表達(dá)式:xzy45沿任意方向傳播的均勻平面波的特性重點(diǎn)分析電場,磁場與傳播方向的關(guān)系460均勻平面波047同理:0484950總結(jié):右手螺旋5152衰減因子時(shí)53舉例：自由