电磁场与电磁波基础知识总结.doc

电磁场与电磁波基础知识总结
- 2 -
第一章
一、矢量代数
AB=ABcosq =ABsinq A(B´C) = B(C´A) = C(A´B)
二、三种正交坐标系
1. 直角ns
1. 时谐场的复数描述
2. Maxwell Equations

二、媒质的分类
- 8 -
分类标准：
当，即传导电流远大于位移电流的媒质，称为良导体。
当，即传导电流与位移电流接近的媒质，称为半导体或半电介质。
当，即传导电流远小于位移电流的媒质，称为电介质或绝缘介质。
三、坡印廷定理
1. 时谐电磁场能量密度为


2. 能流密度矢量
瞬时坡印廷矢量： 平均坡印廷矢量：
3. 坡印廷定理
四、波动方程及其解
1. 有源区域的波动方程

特解：
在无源区间，两个波动方程式可简化为齐次波动方程
复数形式-亥姆霍兹方程 ，
五、达朗贝尔方程及其解
时谐场的位函数
- 9 -
达朗贝尔方程 （库仑规范）
复数形式
特解：
六、准静态场（似稳场）
1. 准静态场方程
特点：位移电流远小于传导电流（）；准静态场中不可能存在自由体电荷分布。
2. 缓变电磁场（低频电路理论）
随时间变化很慢，或者频率很低的电磁场。低频电路理论就是典型的缓变电磁场的实例。根据准静态方程第一方程，两边取散度有
（基尔霍夫电流定律）
位函数满足
符合静态场的规律。这就是“似稳”的含义。
（基尔霍夫电压定律）
3. 场源近区的准静态电磁场
如果观察点与源的距离相当近，则
（近区场条件：）
第六章
一、基本极子的辐射
1. 电偶极子的远区场：
2. 磁偶极子的辐射：
二、天线参数
1. 辐射功率：
电偶极子的辐射功率：
2. 辐射电阻：
- 10 -
电偶极子的辐射电阻：
3. 效率：
4. 方向性函数：
电偶极子的方向性函数为：
功率方向性函数： 如下图
主瓣宽度、：两个半功率点的矢径间的夹角。元天线：
副瓣电平： S0为主瓣功率密度，S1为最大副瓣的功率密度。
前后比： S0为主瓣功率密度，Sb为最大副瓣的功率密度。
5. 方向性系数：
电偶极子方向性系数的分贝表示 D = dB=
6. 增益：
三、对称天线
1. 对称天线的方向图函数：
2． 半波对称天线：
方向性函数为：
辐射电阻为： 方向性系数：D = dB =
- 12 -
四. 天线阵
1. 天线阵的概念
为了改善和控制天线的辐射特性，使用多个天线按照一定规律构成的天线系统，称为天线阵或阵列天线。天线阵的辐射特性取决于：阵元的类型、数目、排列方式、间距、电流振幅及相位和阵元的取向。
2. 均匀直线阵
均匀直线式天线阵：若天线阵中各个单元天线的类型和取向均相同，且以相等的间隔 d 排列在一条直线上。各单元天线的电流振幅均为I ，但相位依次逐一滞后或超前同一数值，这种天线阵称为均匀直线式天线阵。
（1）均匀直线阵阵因子
（2）方向图乘法原理
第七章
一、沿任意方向传播的均匀平面波
其中，，n为传播矢量k的单位方向，即电磁波的传播方向。
二、均匀平面波在自由空间中的传播
对于无界空间中沿+z方向传播的均匀平面波，即
1. 瞬时表达式为：
2. 相速与波长： （非色散）
3. 场量关系：
4. 电磁波的特点
TEM波；电场、磁场同相；振幅不变；非色散；磁场能量等于电场能量。
三、均匀平面波在导电媒质中的传播
对于导电媒质中沿+z方向传播的均匀平面波，即
（），其中为衰减因子
- 12 -
1. 波阻抗：

衰减常数：
相位常数：