§61均匀平面波在理想介质中的传播课件.ppt

1、vxyzo0iiiiEEHHxyxy ,()ixyz HjEEjH ,1yzxHHjyEx yxzEEjxHy 0 0()()()xyxyEEEzzzee E 0iiiiEEHHxyxy ,()ixyz vxyzo HjEEjH ,1yzxHHjyEx 0 yxzEEjxHy 0()()()xyxyEEEzzzee E ()()()xyxyHHHzzzee Hvxyzo0,0JD ,DEBH vxyzo0,0JD ,DEBH EjH HjE vxyzo220Ek E220Hk H ()k 220 xxEk EEjH HjE 220Ek E220Hk H ()k 220 xxEk E220yyE

2、k E (),()xxyyEEEEzz 22d0dxxEk Ez 22d0dyyEk Ez k 00jkzjkzxxxEE eE e 00jkzjkzyyyEE eE e 00jkzjkzxxxHH eH e 00jkzjkzyyyHH eH e 00000000 xxyyxxyyEEEEHHHH ,220 xxEk E220yyEk E (),()xxyyEEEEzz 22d0dxxEk Ez 22d0dyyEk Ez k 00jkzjkzxxxEE eE e 00jkzjkzyyyEE eE e 00jkzjkzxxxHH eH e 00jkzjkzyyyHH eH e 00000000

3、xxyyxxyyEEEEHHHH ,jkze jkze 0jkzxxEE e 0jkzyyEE e 0zE 0jkzxxHH e 0jkzyyHH e 0zH jkze jkze 0jkzxxEE e 0jkzyyEE e 0zE 0jkzxxHH e 0jkzyyHH e 0zH 0()xxjkzEzEe R(),()exxj tEEtzze 00 xxexjEEe 0()()xxexjkzEzEe 0cos()xexEtkz 0()yyjkzEzEe 00yye yjEEe 0()()yyeyjkzEzEe R(),()eyyj tEEtzze 0cos()yeyEtkz0(,)cos()

4、xxmxHz tHtkz0(,)cos()yymyHz tHtkz 0()xxjkzEzEe R(),()exxj tEEtzze 00 xxexjEEe 0()()xxexjkzEzEe 0cos()xexEtkz 0()yyjkzEzEe 00yye yjEEe 0()()yyeyjkzEzEe 2t 2Tt (,)z ttkz kz t 12fT 2k z 22 zkk ,0(,)cos()xxmxHz tHtkz0(,)cos()yymyHz tHtkz 2t 2Tt (,)z ttkz t kz 12fT 2k z 22 zkk ,(d)(d)tkzttk zz pddztk vrr

5、c HjE yzxxxHHee jEyz 0yyjkzHHe ddyyHHzz 0yjkzkHje yjkH xyEkH (d)(d)tkzttk zz pddztk vrrc HjE yzxxxHHee jEyz 0yyjkzHHe ddyyHHzz yjkH xyEkH yxEH w yxyxEEHHZ wave impedancewZ rr 00120377()xyEkH yxEH w yxyxEEHHZ 00120377()wave impedancewZ rr zH Ee 00zzEH ,zEHe wzEZ He w1zHeEZ wzEZ He w1zHeEZ zzEHee ,zH

6、Ee 2200w*av21Re2xyzEEeZSEH 00zzEH ,zEHe wzEZ He w1zHeEZ wzEZ He w1zHeEZ zzEHee ,已知无界理想介质(r=1)中均匀平面波的场强：443330(V/m),(A/m)zxjyjyEeHeee 求：(1)平面波的传播方向；(2)、r 、vp 、；(3)SavSol.(1)该均匀平面波沿+y 方向传播(2)由题意可知：43k 2200w*av21Re2xyzEEeZSEH 已知无界理想介质(r=1)中均匀平面波的场强：443330(V/m),(A/m)zxjyjyEeHeee 求：(1)平面波的传播方向；(2)、r 、vp

7、、；(3)SavSol.(1)该均匀平面波沿+y 方向传播(2)由题意可知：43k 1 52.(m)k wzxEZH 30 rr 16r (3)平均坡印亭矢量：由 或p kk v810(rad/s)*av1Re2SEH 7p7.5 10(m s1/)rrc v1 52.(m)k wzxEZH 30 rr 16r 由 或p kk v(3)平均坡印亭矢量：810(rad/s)*av1Re2SEH 22ww122|yyZeEeHZ 2(30)2 30ye 215 (W/m)ye 7p7.5 10(m s1/)rrc v即电场强度矢量的大小和方向随时间的变化规律(偏振特性)(,)(,)(,)xxyyE

8、 z te Ez te Ez t 设均匀平面波沿+z方向传播，则0(,)cos()xxexEz tEtkz0(,)cos()yyeyEz tEtkzxyoxEEyE2(30)2 30ye 215 (W/m)ye 即电场强度矢量的大小和方向随时间的变化规律(偏振特性)(,)(,)(,)xxyyE z te Ez te Ez t 设均匀平面波沿+z方向传播，则0(,)cos()xxexEz tEtkz0(,)cos()yyeyEz tEtkz 22200002cos()sin()xyyxexeyexeyxxyyE EEEEE EE xyoxEEyE1)线极化(linear polarization

9、)：0,exey 00yxyxEEEE 即电场强度矢量只沿某一特定方向，称该电磁波为线极化波。yoE0 eyex eyexoEyxx 22200002cos()sin()xyyxexeyexeyxxyyE EEEEE EE 1)线极化(linear polarization)：0,exey 00yxyxEEEE 即电场强度矢量只沿某一特定方向，称该电磁波为线极化波。yoE0 eyex eyexoEyxx线极化波的应用水平极化波：方向与地面平行，如电视广播信号.垂直极化波：方向与地面垂直，如陆地移动通信.E E 2)圆极化(circular polarization)：2exey 且 ，则000

10、 xyEEE2022xyEEE即电场强度矢量末端轨迹是圆形，称其为圆极化波。yoEoEyxx右旋圆极化 左旋圆极化 水平极化波：方向与地面平行，如电视广播信号.垂直极化波：方向与地面垂直，如陆地移动通信.E E 2)圆极化(circular polarization)：2exey 且 ，则000 xyEEE2022xyEEE即电场强度矢量末端轨迹是圆形，称其为圆极化波。右旋exey 2 2 左旋圆极化波，如卫星通信中.yoEoEyxx右旋圆极化 左旋圆极化3)椭圆极化(elliptical polarization)：为最普遍的极化方式，亦分为左旋和右旋椭圆极化波。任一个圆极化波都可以分解为两

11、个相互正交、幅度相等 的线极化波的叠加可以证明：右旋exey 2 2 左旋圆极化波，如卫星通信中.3)椭圆极化(elliptical polarization)：为最普遍的极化方式，亦分为左旋和右旋椭圆极化波。任一个圆极化波都可以分解为两个相互正交、幅度相等 的线极化波的叠加 任一个线极化波可以分解为两个幅度相等但旋转方向相 反的圆极化波的叠加可以证明：xyzne oPr x y z 波的传播方向：(波阵面法线方向)ne 00()xxyyjkzjkzEEzeEeee 0()jkzEEze 0()jkzHHze 同理式中 、为复常矢量00 EH图示：沿任意方向传播 的均匀平面波若坐标系 轴/，则

12、x o y o z ne 波阵面上任一点 P：nzer 令nkke 0()njrkeE zEe 0()njrkeH zHe 0()rk jEE ze 0()rk jHH ze 传播矢量(波矢，wave vector)：nkke 2ne xyxyzkzkkeekeke wkZ He w1keEZ 0()(,)xyzjkkxkyzE x y zEe 0()(,)xyzjkkxkyzH x y zHe ()knee r r xyzne oPr x y z 图示：沿任意方向传播 的均匀平面波30.02(32)1()()22323xyzjxyzEeejAeejj H 0.0230.06yk0.023xk

13、 0.0220.04zk wkZ He w1keEZ 0()(,)xyzjkkxkyzE x y zEe 0()(,)xyzjkkxkyzH x y zHe ()knee 30.02(32)1()()22323xyzjxyzEeejAeejj H 0.0230.06yk0.023xk 0.0220.04zk 222xyzkkkk 0.08 ,xzzyxyeeekkkk xyyzxzkkkkkkeekeekk 331442xyzeeek 002f 0012fk 860.083 1012 10(H)2z 0kE e 2 3Aj w11120kkeEEZHe 222xyzkkkk 0.08 ,xzzyxyeeekkkk xyyzxzkkkkkkeekeekk 331442xyzeeek 002f 0012fk 860.083 1012 10(H)2z 0kE e 2 3Aj w11120kkeEEZHe 1(23 33)(32 3)480 xyejej 0.02(332)4 3zjxyzee