电磁场第四章电磁波的传播.ppt

理想介质与良导体中均匀平面波的比较理想介质良导体相同点不同点E和H是时间t及传播方向的坐标的函数沿传播方向没有E与H的分量，即为TEM波E,H,S在空间上相互垂直等幅波波阻抗为实数与同相波速与无关，电磁波为非色散波波速与有关，电磁波为色散波。波阻抗为复数减幅波超前第62页，共86页，星期日，2025年，2月5日理想导体表面上平面波的斜入射假定第一种媒质为理想介质，第二种媒质为理想导电体，即 那么反射系数为无论入射角如何，均会发生全反射，但上半空间的场分布与平面波的极化特性有关理想导体边界条件（内部电磁场为零）-电场垂直于导体表面-磁场平行于导体表面-电场的平行分量为零，-电场的垂直分量法向导数为零—自然条件第63页，共86页，星期日，2025年，2月5日平行极化波斜入射/横磁波（1）对于平行极化波，下半空间的合成电场的x分量为同理可得合成电场的z分量及合成磁场分别为—可见，合成波的相位随x变化，而振幅与z有关，合成波为向正x方向传播的非均匀平面波—由于在传播方向x上存在电场分量x，合成场是非TEM波，而磁场垂直于传播方向，即横磁波或TM波?Hx第64页，共86页，星期日，2025年，2月5日平行极化波斜入射/横磁波（2）由上求得Ex分量的振幅为—振幅沿z轴的变化为正弦函数而Ez分量和Hy分量沿z轴的变化为余弦函数可见，在z方向上形成驻波，沿x方向上为行波?HxzEx0?1=0?2=?x合成波的复能流密度矢量为在x方向上存在单向的能量流动，而在z方向上只有电磁能量的相互交换第65页，共86页，星期日，2025年，2月5日垂直极化波斜入射/横电波对于垂直极化波，同样可以求得下半空间合成场的各个分量分别为可见，合成场同样构成向x方向传播的非均匀平面波，但电场垂直于传播方向，合成场称为横电波或TE波。?Ex-同样，在x方向上存在单向的能量流动，而在z方向上只有电磁能量的相互交换第66页，共86页，星期日，2025年，2月5日TM波/TE波波导（1）如上分析表明，当入射波斜射到导体表明时，入射波和反射波合成的波沿边界传播，因此导体表面有导行电磁波的功能平行入射波时为TM波，垂直入射波时为TE波，且在处，电场为零。如果在处放置一块无限大的理想导电平面，不会破坏原来的场分布如果实际放置导体平面，并认为电磁波在两个导体表面间连续反射而传播导向TM/TE波.在放置导体平面后，导体板外侧的电磁波为零。因此，在两块相互平行的无限大的理想导体可导行电磁波——波导。z?1=0?2=?x第67页，共86页，星期日，2025年，2月5日TM波/TE波波导（2）如果在垂直于y-轴上放置两个导体平面，那么，对TM情况，电场平行导体平面，其间的电磁场均无影响。对TE情况电场是垂直平面的，不影响边界条件成立。两种情况均满足波导特有的边界条件（见后），因此，封闭的局限导体管可导行电磁波——波导。此外，波导的几何尺寸要求因此，波导不能导行大于波长的电磁波。故有截止波长和截止频率的限制（概念）。第68页，共86页，星期日，2025年，2月5日课堂休息课堂休息第69页，共86页，星期日，2025年，2月5日4.5电磁波正入射/驻波正入射到理想导体/驻波平面波对理想介质的正入射驻波比入端（等效）阻抗半波窗和阻抗变换器第70页，共86页，星期日，2025年，2月5日正入射到理想导体/驻波（1）-理想导体中平面波正入射到理想导体-分界面上-理想介质中瞬时形式振幅随x作正弦变化，相位与x无关,无波动性,称为驻波驻波的能量—电能与磁能相互等值交换第71页，共86页，星期日，2025年，2月5日正入射到理想导体/驻波（2）理想导体表面必有感应电流波节与波腹