电磁波与微波技术第3章课件.ppt

平面电磁波 李 丽 华 3.1 无界理想介质中的均匀平面波 补充概念: 3.3 无界损耗媒质中的均匀平面波 三， ①导电媒质 对②导电煤质 的垂直入射 衰减 入射波，反射波在传播过程中都在衰减 一区合成波： 3.4.3 对导电媒质平面的垂直入射 二区折射波： （3.99） 折射波在传播过程中也一样在衰减 假设1区为空气，2区为良导体（铜） 在良导体中，衰减很快，出现集肤效应 集肤深度： 频率越大（高频）电场进入良导体表面后振幅迅速变小，电流集中在良导体的表面，载流截面积小，高频电阻大于低频或直流电阻。 集肤深度： 减小高频电阻的唯一方法：增加良导体的表面积，采用相互绝缘的多股传输线 例3.6 分别计算频率为f1=50Hz、f2=1MHz、f3=10GHz时电磁波在铜中的趋肤厚度。已知铜μ≈μ0、ε≈ε0、σ=5.8×107S/m。 解 当f1=50Hz时 频率越大，趋肤深度越小 3.5.2平面波在不同煤质分界面的斜入射 ?i ?t ?1 ?1 ?2 ?2 x z 折射波 反射波 法线 y ?r 入射波 1.正弦平面波在媒质分界面上的反射和折射规律 斯耐尔定律： ①入射线，反射线及折射线位于同一平面； ② 入射角? i 等于反射角 ? r ； ③ 折射角 ? t 与入射角 ? i 的关系为 隐形轰炸机B2 ? i ? r 反射波被反射到前方，单站雷达无法收到回波 隐形轰炸机F117 收发分开的双站雷达 --反隐形 2.正弦平面波对理想介质的斜入射 斜入射时反射系数及透射系数与平面波的极化特性有关 电场方向与入射面平行的平面波为平行极化波 电场方向与入射面垂直的平面波为垂直极化波 ?i ?r ?t ?1 ?1 ?2 ?2 E i E t E r H i H r H t z x O 平行极化波 ?i ?r ?t ?1 ?1 ?2 ?2 E i E t E r H i H r H t z x O 垂直极化波 1）垂直极化波反射系数及透射系数分别为： 2）平行极化波反射系数及透射系数分别为： 当入射角 时: 斜滑投射 无论何种极化以及何种媒质，反射系数接近-1 ，透射系数接近0。这就表明，入射波全被反射，且反射波同入射波大小相等，但相位相反。 当入射角 时: 斜滑投射 事例1：当我们十分倾斜观察任何物体表面时，物体表面显得比较明亮。此时两种极化方向的反射光波的相位相同。 事例2：地面雷达存在低空盲区 地面雷达无法发现低空目标。 地面入射波处于斜滑投射方向，反射系数为-1，入射波1与反射波2，大小相等，相位相反，合成波大大削弱。由飞机产生的反射波也很小 2 1 3.5.3 无反射与全反射 经过推导知平行极化波的反射系数为： 若入射角 满足下列关系 则反射系数 反射波消失,为无反射 布鲁斯特角 垂直极化波的反射系数为： 只有当 ，反射系数 ，因此，垂直极化波不可能发生无反射 当一个无固定极化方向的光波，若以布鲁斯特角向边界斜投射时，由于平行极化波不会被反射，因此，反射波中只剩下垂直极化波。(采用这种方法即可获得具有一定极化特性的偏振光)。 若入射角 ? i 满足 这种现象称为全反射。 当入射角大于全反射角时，全反射现象继续存在 临界角 发生全反射时的折射波特性: 折射波沿+X方向传播，但其振幅沿+Z方向按指数规律衰减 x z 衰减常数 相位常数 衰减常数由煤质损耗产生，在良导体中，电导率很大，衰减常数也很大，波的衰减很快。良介质中，波的衰减很慢 相位常数可以确定损耗煤质中电磁波的波长和相速度 相位常数 相位常数可以确定损耗煤质中电磁波的波长和相速度 煤质导电性增强时，电磁波的波长变短，速度会减慢 相位常数 相位常数---f（w) 波长--- f（w) 有关 相速度--- f（w) 色散 色散现象： 电磁波在导电煤质中传播时，因各个频率分量的电磁波以不同的相速传播，经过一段距离后，电磁波中各个频率分量之间的相位关系必然发生改变，导致信号失真 只考虑向正z方向传播时 沿着波的传播方向振幅按指数衰减 相位常数是频率的函数，该电磁波为色散波 导电媒质中的波阻抗 是个复数,即 导电媒质中平面波的电场和磁场 电场与磁场振幅和相位都不同 1.电场和磁场都与传播方向垂直 2.对于同一点，电场和磁场的相位不同，电场强度超前磁场强度一个小于π/4的相角 3.均匀平面波沿着电磁波的传播方向相位不断滞后，振幅按指数衰减 E H Ex Hy z 平面波在导电媒质中传播时，既有单向流动的传播能量