




版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
吳雄斌—無線電波傳播RadioWavePropagation無線電波傳播其次講電磁波介質提要電磁理論概要LC傳輸線上的波動方程例:電信號傳播速度Doppler頻移色散群速度電介質介電常數的微觀說明附:各向異性介質;常用介質類型Establishedin1873byJamesClerkMaxwellGeneralizedAmperecircuitlawFaraday’smagneticinductionlawGauss’lawforelectricfieldsGauss’lawformagneticfieldsE(r,t)=electricfieldstrength(volts/m)B(r,t)=magneticfluxdensity(webers/m2)H(r,t)=magneticfieldstrength(amperes/m)D(r,t)=electricdisplacement(coulombs/m2)J(r,t)=electriccurrentdensity(amperes/m2)(r,t)=electricchargedensity(coulombs/m3)MaxwellEquationsTheContinuityLawTheelectriccurrentandchargedensitiesatrareconserved.ThedivergenceofcurrentJfromaninfinitesimalvolumesurroundingrisequaltothedecreasingofelectricchargedensitywithtimet.連續性方程ConstitutiveRelationsThereareatotalof12scalarunknownsforthefourfieldvectorsE,H,BandD.ThetwoGauss’lawequationsinMaxwellEquationsarenotindependentones.Onlytwoofthemareindependent.Thusweneedsixmorescalarequations.Theyaretheconstitutiverelations.ForanisotropicmediumD=Ewhere=permittivity(=0
infreespace)B=Hwhere=permeability(=0
infreespace)ByisotropywemeanthatEisparalleltoDandHisparalleltoB本構關系(各向同性介質)ConstitutiveRelationsforFreeSpaceD=0EB=0Hwhere0
=
(1/36)10-98.8510-12farad/meter0=410-7henry/meter真空中的本構關系WaveEquationHelmholtzwaveequationThesimplestsolutiontakestheformThedispersionrelationprovidesanimportantconnectionbetweenthespatialfrequencykandthetemporalfrequency.k2=200波動方程TransverseEMWave橫波VectorAnalysisDivergencetheorem ThevolumeintegralofthedivergenceofthevectorfieldDisequaltothetotaloutwardfluxDthroughthesurfaceSenclosingthevolume.CurltheoremStokestheorem ThesurfaceintegralofthecurlofthevectorfieldHoveranopensurfaceSisequaltotheclosedlineintegralofthevectoralongthecontourenclosingtheopensurface.矢量分析BoundaryConditionsBoundaryConditionsforMovingBoundaries
邊界條件PolarizationVectorPAdielectricmaterialcanbedescribedbyafree-spacepartandapartthatisduetothematerialalone:D=E=0E+PThepolarizationPsymbolizestheelectricdipolemomentperunitvolumeofthedielectricmaterial.極化矢量MagnetizationVectorMAmagneticmaterialcanalsobedescribedbyafree-spacepartandapartcharacterizedbyamagnetizationvectorMsuchthat:
B=H=0H+0MAmediumisdiamagnetic(反磁性)if<0
andparamagnetic(順磁性)if>0.磁化矢量Ohm’sLawJc=E whichrelatesconductioncurrentJctotheelectricfieldEbytheconductivity.J=(+j)E
(includedisplacementcurrent)歐姆定律復數介電常數當介質中存在有傳導電流(有耗介質)時,通常用電導率(張量)來描述。全電流包含傳導電流Jc和位移電流Jd 在諧變狀況下可以寫成 式中復介電張量相當于把傳導電流等效為位移電流時的介電常數Polarization(極化)ThepolarizationofawaveisdefinedbythetimevariationofthetipoftheelectricfieldvectorEatafixedpointinspace. whereh,v,andthedirectionofpropagationaremutuallyperpendicularandthusformanorthogonalsystem.WeassumetheamplitudesAhandAvarebothpositive.LinearPolarizationv-h=2mv-h=(2m+1)EhoAyAxoAyAxEvEhEvCircularPolarizationv-h=/2v-h=-/2RighthandLefthandEhoAx=AyEvEhoAx=AyEvEllipticalPolarization v-h=/2v-h=-/2generalcase RighthandLefthandEhoEvEhoEvEhoEvPolarizationVariationsLetA=Av/Ahand=v-h
A0.512LC傳輸線上的波動方程耦合的LC振蕩器基本關系電壓滿足的波動方程電流滿足的波動方程電磁波vs機械波電壓vs電流阻抗電抗阻抗阻抗匹配傳播速度探討:信號在平行雙線上的傳播速度平行雙線感應系數的計算感應系數的計算電容的計算電容的計算平行雙線上的阻抗與波速光速能量功率多普勒頻移波源移動觀測者移動波源和觀測者同時移動運動方向不平行介質運動電磁波相對論意義下的多普勒頻移相對論意義下的多普勒頻移膨脹的宇宙膨脹的宇宙沖擊波突破音障馬赫錐色散(Dispersion)
Thedependenceofwavevelocityonfrequencyorwavelength.
Dielectricdispersion,thedependenceofthepermittivityofadielectricmaterialonthefrequencyofanappliedelectricfield.脈沖傳播過程中色散的影響
群速度(GroupVelocity)波包波包的傳播'波包的傳播群速度已知電磁波在等離子體中的色散關系為2(k)=p2+c2k2 其中p2=Ne2/(0m) 某一個脈沖星向空間發出短而窄的電磁脈沖,測得其中兩個脈沖的頻率分別為:1=2563MHz,2=3833MHz 假定星際電離氫氣體的電子密度N=105m-3,引起這種現象的緣由是該氣體的色散,問:(a)哪個頻率的脈沖先到?(b)假如接收到兩種脈沖的時間間隔是0.367s,估計脈沖星到地球的距離。研習問題:估計脈沖星到地球的距離電介質電容器LC傳輸線色散關系波速課后作業(上述脈沖星到地球距離問題)
3.63.163.17附1:AnisotropicMedia(各向異性介質)TheconstitutiverelationsforanisotropicmediaareusuallywrittenasD=Ewhere=permittivitytensorB=
Hwhere=permeabilitytensorEisnolongerparalleltoD,andHisnolongerparalleltoB.electricallyanisotropic:tensorandscalermagneticallyanisotropic:scalerandtensorBothelectricallyandmagneticallyanisotropic:bothofandaretensors群傳播與相傳播方向的夾角(P86~87)基波前子波前OMNCM'N'波包nrnpAB2CrystalsCrystalsaredescribedingeneralbysymmetricpermittivitytensorswhichcanbetransformedintoadiagonalmatrix.Thethreecoordinateaxesarereferredtoastheprincipalaxesofthecrystal.x=y=z-isotropicUniaxialcrystal:zistheopticalaxisx
y
z-biaxialcrystalBianisotropicMediaIsotropicoranisotropicmediabecomepolarizedwhenplacedinanelectricfieldandbecomemagnetizedwhenplacedinamagneticfield.Abianisotropicmediumprovidesthecross-couplingbetweentheelectricandmagneticfields:D=E+
Hwhere
andaretensorsB=
E+
Hwhere
andaretensorsWhenplacedinanelectricoramagneticfield,abianisotropicmediumbecomesbothpolarizedandmagnetized.Almostanymediumbecomesbianisotropicwhenitisinmotion.Thebianisotropicdescriptionofmaterialhasfundamentalimportancefromthepointofviewofrelativity.Theconstitutiverelationsareform-invariantwhentheyarewritteninbianisotropicform.(Theprincipleofrelativitypostulatesthatallphysicallawsofnaturemustbecharacterizedbymathematicalequationsthatareform-invariantfromoneobservertotheother.)BiisotropicMediaThegyratorelement(微波回轉元件)possessesconstitutiverelationsoftheform D=E+HB=E+Hwhere,and
arescalers and2/isnearlyequalto1.Chiralmedia(手征介質)havethefollowingconstitutiverelations: where
isthechiralparameter.附2:宏觀介質類型按介質的宏觀電磁特性劃分,傳播信道大致可分為7種類型1勻整各向同性無耗介質介質的電磁參數、為實常數,電磁波以恒速沿直線傳播;由點源輻射的能量隨距離r沿球面擴散,則觀測點在t時刻的瞬時電場為 即場的幅度反比于r,而相位延遲正比于r。2勻整有耗介質介質的、為復常數,傳播常數,沿波矢量方向r處的瞬時電場為 即照舊以恒速v=/沿直線傳播,但由于損耗而產生幅度沿路徑的指數衰減。損耗一般源于介質分子(例如對流層中的氧氣與水汽分子及電離層中的帶電粒子)對電子運動能量的阻尼吸取,并消耗于焦耳熱和再輻射。3勻整色散介質介質效應表現為在電磁場作用下的介質極化和磁化,當場量頻率超過確定數值時,由于帶電粒子的質量有限而可能使效應建立的速度跟不上場的變更,因而介質電磁參數、與頻率有關,傳播常數與ω不為線性關系,則介質稱為時間色散的。當電磁場在介
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 本科生論文摘要模板
- 教育中的心理學讀書心得體會
- 教育學真題題庫
- 兒童家庭教育的論文
- 小學生心理健康輔導記錄表(完整版)
- 地理的教學反思
- 畢業論文對老師的評價
- 初中化學實驗教案
- 農村宅基地賣房合同
- 2025-2030中國泡沫玻璃行業競爭狀況與需求動態分析報告
- 2025年湖北省高考地理試卷真題(含答案解析)
- 2025年重慶市中考歷史真題(解析版)
- 2025年四川省成都市中考語文真題(原卷版)
- 江蘇開放大學2025年春服務營銷1單項選擇題題庫
- 駕駛證a1教育考試試題及答案
- 璀璨冒險人二部合唱簡譜天使
- 2025年包頭市鋼興實業(集團)有限公司招聘筆試沖刺題(帶答案解析)
- 供暖管道焊接技術培訓
- 滋補品店鋪運營方案設計
- 安管員考試題庫及答案
- 2025年高考語文備考之常見易錯成語1700例
評論
0/150
提交評論