平面电磁波课件.ppt

合成波的複能流密度向量為其實部和虛部分別為可見，在x方向上存在單向的能量流動，而在z方向上只有電磁能量的相互交換。此外，根據上述合成場的分佈特性可知，如果在處放置一塊無限大的理想導電平面，由於此處Ex=0，這個理想導電平面不會破壞原來的場分佈，這就意味著在兩塊相互平行的無限大理想導電平面之間可以存在TM波的傳播。Ex0?1=0?2=?xz無限大理想導電平面TM波?EHSx7.任意方向傳播的平面波設平面波的傳播方向為es，則與es垂直的平面為該平面波的波面，如下圖示。令座標原點至波面的距離為d，座標原點的電場強度為E0，則波面上P0點的場強應為???zyxdesP0E0波面?P(x,y,z)r若令P點為波面上任一點，其座標為(x,y,z)，則該點的位置向量r為令該向量r與傳播方向es的夾角為?，則距離d可以表示為考慮到上述關係，點的電場強度可表示為若令上式為沿任意方向傳播的平面波運算式。這裏k稱為傳播向量，其大小等於傳播常數k，其方向為傳播方向es；r為空間任一點的位置向量。則上式可寫為由上圖知，傳播方向es與坐標軸x,y,z的夾角分別為?,?,?，則傳播方向es可表示為傳播向量可表示為???zyxdesP0E0波面?P(x,y,z)r若令那麼傳播向量k可表示為那麼，電場強度又可表示為 或者寫為考慮到，因此應該滿足可見，三個分量中只有兩個是獨立的。S根據傳播向量及麥克斯韋方程，可以證明，在無源區中理想介質內向k方向傳播的均勻平面波滿足下列方程由此可見，電場與磁場相互垂直，而且兩者又垂直於傳播方向，這些關係反映了均勻平面波為TEM波的性質。根據上面結果，複能流密度向量Sc的實部為考慮到，得HE例已知某真空區域中的平面波為TEM波，其電場強度為試求：①是否是均勻平面波？②平面波的頻率及波長；③電場強度的y分量；④平面波的極化特性。式中為常數。解給定的電場強度可改寫為可見，平面波的傳播方向位於xy平面內，因此波面平行於z軸。由於場強振幅與z有關，因此，它是一種非均勻平面波。xyzk波面根據上式可以求得傳播常數、波長、頻率分別為因為，求得因電場強度的x分量與y分量構成線極化波，它與相位不同且振幅不等的z分量合成後形成橢圓極化波。由於分量比Ez分量的相位滯後，因此合成向量形成的橢圓極化波是右旋的，如左圖示。(Ex+Ey)(Ex+Ey+Ez)Ez8.理想介質邊界上平面波的斜投射當平面波向平面邊界上斜投射時，通常透射波的方向發生偏折，因此，這種透射波稱為折射波。入射線，反射線及折射線與邊界面法線之間的夾角分別稱為入射角，反射角及折射角。入射線，反射線及折射線和邊界面法線構成的平面分別稱為入射面，反射面和折射面，如下圖示。?i?t?1?1?2?2xz折射波反射波法線y?r入射波可以證明，①入射線，反射線及折射線位於同一平面；②入射角?i等於反射角?r；③折射角?t與入射角?i的關係為式中，。上述三條結論總稱為斯耐爾定律。設入射面位於xz平面內，則入射波的電場強度可以表示為若反射波及折射波分別為由於邊界上(z=0)電場切向分量必須連續，得上述等式對於任意x及y變數均應成立，因此各項指數中對應的係數應該相等，即由第一式得知，，即這就表明，反射線和折射線均位於xz平面。斯耐爾定律描述的電磁波反射和折射規律獲得廣泛應用。正如前言仲介紹，美軍B2及F117等隱形飛機的底部均為平板形狀，致使目標的反射波被反射到前方，單站雷達無法收到回波，從而達到隱形目的。關係式