國家電網(wǎng) 通信類復(fù)習(xí)資料 工程電磁場

1、一、靜態(tài)電磁場1、當(dāng)場源（電荷或電流）的坐標(biāo)、幅度、相位以及方向都相對于觀察者靜止不變，所激發(fā)的電場、磁場不隨時(shí)間變化，成為靜態(tài)電磁場。 靜止電荷產(chǎn)生靜電場，在導(dǎo)電媒質(zhì)中恒定運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生恒定電場，恒定電場產(chǎn)生恒定磁場。2、靜電場1）最小電荷量e=1.602*10-19C。質(zhì)子帶正電，e；電子帶負(fù)電，-e。帶電體上的電荷都是以離散方式分布。2）電介質(zhì)的極化：在外電場的作用下，電介質(zhì)中束縛電荷只能做微小位移。 電介質(zhì)的分子：無極分子、有極分子3）電極化強(qiáng)度P(r)=Xe*E(r)，Xe稱為電介質(zhì)的電極化率，介電常數(shù)4）基本方程：旋度：自由空間的靜電場是無旋場。可證，區(qū)域包含電介質(zhì)的情況下，靜電場

2、的旋度同樣等于0。散度：空間任意一點(diǎn)電磁場的散度與該處的電荷密度有關(guān)。靜電荷是靜電場的通量源。高斯定律：電介質(zhì)內(nèi)任一點(diǎn)的電位移矢量D的散度等于該點(diǎn)的自由電荷體密度，即通量源是自由電荷。 靜電場E沿任意閉合路徑l的積分恒等于0，即電場力不做功，靜電場是保守場。A、電位移線正自由電荷負(fù)自由電荷，與極化電荷無關(guān)；電場強(qiáng)度力線 同上；電極化強(qiáng)度線從負(fù)極化電荷正極化電荷，與自由電荷無關(guān)。B、高斯定理：真空中的任何靜電場，通過任何閉合曲面的電通量等于這閉合曲面所包圍的電荷數(shù)和的分之一。C、高斯定理是一個(gè)普遍規(guī)律，適用于真空中任何靜電場，但要用高斯定理來計(jì)算場強(qiáng)，那么電荷分布必須具有特定的對稱性。5）均勻電

3、介質(zhì)是指介電常數(shù)處處相等，不是空間坐標(biāo)的函數(shù)；非均勻介質(zhì)則指是空間坐標(biāo)的函數(shù)。 線性電介質(zhì)是指與E的大小無關(guān)；反之為非線性電介質(zhì)。極化強(qiáng)度與電場強(qiáng)度成正比的電介質(zhì) 電位移矢量D（C/m2）與E的方向相同，大小成正比。E=q/(4R2)（V/m） 色散電介質(zhì)是指電介質(zhì)特性是時(shí)間或空間導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，否則是非色散電介質(zhì)。 穩(wěn)定介質(zhì)指介質(zhì)特性不是時(shí)間的函數(shù)。 各向同性電介質(zhì)，是指與E的方向無關(guān)，是標(biāo)量，D和E的方向相同D=E。反之為異性電介質(zhì)。6）邊界條件A、以場量表示在兩種介質(zhì)的分界面上，E的切向分量是連續(xù)的。在兩種介質(zhì)的分界面上，如果存在自由面電荷密度，使D的法向分量不連續(xù)。若不存在，連續(xù)的。B、以

4、位函數(shù)表示第一類邊界條件，即電位在邊界上是常數(shù)；第二類，電位法向?qū)?shù)是常數(shù)；第三類，法向?qū)?shù)+電位是常數(shù)。7）電容：電容的大小與其所帶電荷多少及電壓大小無關(guān)，但可以求解C=q/U。U=E*d 電場能量密度w=1/2 D*E=1/2 E2。電場強(qiáng)度和電荷是線性，能量密度和電荷密度不是線性。 靜電力F=E*q：孤立系統(tǒng)或恒電荷系統(tǒng)中，電場力做功是靠減少系統(tǒng)的電場能量來實(shí)現(xiàn)，電場力的方向指向能量下降最快的方向。恒電勢系統(tǒng)，即與外界電源相連，外部能量一半用于靜電能量增加，一半用于電場力做功，電場力的方向指向能量上升最快的方向。3、恒定磁場B=H1）電流與電荷量的多少以及電荷的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。2）恒定電流

5、下，通過任意閉合面的凈電荷為0。3）磁感應(yīng)強(qiáng)度/磁通密度B，一個(gè)矢量場，與回路l的位置和形狀以及電流的大小和方向有關(guān)。右手螺旋。4）基本方程有旋無散場，產(chǎn)生環(huán)量場的源是矢量形式的電流密度，磁力線是一族閉合的曲線。安倍環(huán)路定理的微分形式：磁介質(zhì)內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)度H的旋度等于該點(diǎn)的電流密度J。積分形式：恒定磁場的磁場強(qiáng)度在任意閉合曲線上的環(huán)量等于該閉合曲線交鏈的恒定電流的代數(shù)和。A、穿過任意閉合面的磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量等于0。磁通連續(xù)性原理表明無孤立磁荷存在，磁通是連續(xù)的。5）邊界條件在兩種介質(zhì)的分界面上，B的法向分量是連續(xù)的。在兩種介質(zhì)的分界面上，如果存在面電流分布，使H的切向分量不連續(xù)。若不存在，連

6、續(xù)的。如果兩種煤質(zhì)磁導(dǎo)率相差懸殊，12=1，磁場全部局限在磁體內(nèi)部，理想導(dǎo)磁體。類似鐵芯6）假設(shè)兩回路的磁鏈不變，回路l1發(fā)生位移，電流必定發(fā)生改變，產(chǎn)生位移所需的機(jī)械工只有靠磁場釋放能量來提供。假設(shè)兩回路的電流不變，發(fā)生位移，則磁鏈發(fā)生改變，外接電源輸入能量一半用于增加磁場能量，一半用于所需的機(jī)械工，即磁場能量改變僅是互感M的改變引起的。4、恒定電場1）電導(dǎo)率越大，損耗越大。但R與電導(dǎo)率成反比，與面積成反比，與長度成正比。2）運(yùn)流電流是電荷在自由空間運(yùn)動(dòng)形成的電流，其大小可以表示為電荷密度與速度的乘積J=v。它和傳導(dǎo)電流的區(qū)別在：不能達(dá)到靜電上的電荷中性，不需要依賴導(dǎo)體維持電荷的流動(dòng)，因此也

7、不滿足歐姆定律。3）基本方程：確保導(dǎo)電媒質(zhì)的電場恒定，任意閉合面內(nèi)的電荷必須保持動(dòng)態(tài)平衡，由任一閉合面凈流出的傳導(dǎo)電流為0。旋度：恒定電場是一個(gè)保守場，J線是無頭無尾的閉合曲線，恒定電流只能在閉合電路中流動(dòng)。4）邊界條件電流密度J在分界面上的法向向量連續(xù)。A、矢量場的旋度為矢量函數(shù)；矢量場的散度是標(biāo)量函數(shù)。B、旋度表示場中各點(diǎn)的場與漩渦源的關(guān)系。如果旋度為0，不可能有漩渦源，稱它為無旋場或保守場。 散度表示場中各點(diǎn)的場與通量源的關(guān)系。如果散度為0，不可能有通量源，稱它為管形場（無頭無尾）或無源場。 靜電場是無旋場，磁場是管形場。恒定電場是無散無旋場。C、旋度描述的是場分量沿著與它垂直方向上的變

8、化規(guī)律；散度描述的是場分量沿著各自方向上的變化規(guī)律。即亥姆霍茲定理。D、靜電場的微分方程表示是空間某一點(diǎn)上的場值特性，只能適用于場和源在該點(diǎn)為連續(xù)函數(shù)的情況。積分方程表示的是某一個(gè)區(qū)間內(nèi)的場值特性，都適用。E、理想導(dǎo)體內(nèi)部不存在電場，所帶電荷只分布于導(dǎo)體表面。F、如果磁場強(qiáng)度H具有一定的對稱性，從而可以找到一個(gè)閉合曲線，在此閉合曲線上磁場大小恒定而方向與閉合線的方向平行或垂直。G、靜電場的電力線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷，不會相交也不會形成封閉曲線。H、電流之間的相互作用力其實(shí)就是磁力。二、時(shí)變電磁場1、法拉第電磁感應(yīng)定律說明，隨時(shí)間變化的磁場是激發(fā)感應(yīng)電場的漩渦源。 亥姆霍茨定理，要確定一個(gè)

9、矢量場必須同時(shí)知道它的散度和旋度。2、麥克斯韋第一方程位移電流、傳導(dǎo)電流、運(yùn)流電流等電流是磁場的漩渦源。位移電流并不代表帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動(dòng)，所以在煤質(zhì)和真空中都能存在。位移電流產(chǎn)生磁場，說明時(shí)變電場能產(chǎn)生漩渦磁場。H線沿閉合曲線積分等于穿過閉合曲線圍城曲面的電流，說明磁力線與電流線或電力線相交鏈。3、麥克斯韋第二方程由法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)閉合的導(dǎo)線回路所限定的面積中的磁通發(fā)生變化時(shí)，該回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)也適用于真空或介質(zhì)中的任一假想的閉合回路。時(shí)變磁場產(chǎn)生感應(yīng)電場，即時(shí)變磁場是感應(yīng)電場的漩渦源。感應(yīng)電場的電力線是閉合曲線，與磁力線交鏈。4、麥克斯韋第三、四方程：靜電場中的高

10、斯定律可以直接應(yīng)用于時(shí)變場。5、麥克斯韋方程組是線性方程，是宏觀電磁現(xiàn)象的總規(guī)律。6、邊界條件H：如果分界面上沒有傳導(dǎo)電流，磁場強(qiáng)度的切向分量是連續(xù)的。如果有，則將發(fā)生突變。E：跨越不同煤質(zhì)分界面時(shí)，電場強(qiáng)度的切向分量總是連續(xù)的。D：如果分界面沒有自由面電荷分布時(shí)，電位移矢量的法向向量是連續(xù)的；如果有，將突變。B：跨越不同煤質(zhì)分界面時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量的法向分量總是連續(xù)的。A、麥克斯韋方程組表明：時(shí)變電磁場的電力線不一定要起始于正電荷終止于負(fù)電荷，磁力線也不一定要圍繞于傳導(dǎo)電流；位移電流（即時(shí)變電場）可在其周圍空間產(chǎn)生閉合的磁力線，而時(shí)變磁場可以在其周圍產(chǎn)生閉合的電力線，從而產(chǎn)生脫離導(dǎo)線而在空間

11、自由傳播的場（輻射場或輻射波）三、均勻平面波的極化及傳播特性1、均勻平面波是指等相位面和等幅度面均為平面且重合的電磁波。E、H的振幅和相位保持不變。電場既是時(shí)間的周期函數(shù)，又是空間的周期函數(shù)。，2、均勻平面波傳播特性及其相關(guān)參數(shù)1）電磁波隨時(shí)間變化快慢可以用角頻率、頻率及周期描述。2）電磁波的波長不僅與頻率有關(guān)，還與煤質(zhì)參數(shù)有關(guān)，不同煤質(zhì)中，電磁波的波長不同。 k的大小也表示了在2空間距離內(nèi)所包含的波長數(shù)，又稱波數(shù)。3）等相位面?zhèn)鞑サ乃俣瘸蔀橄嗨?，。理想介質(zhì)中傳播速度只與煤質(zhì)參數(shù)特性有關(guān)。在自由空間中，由于，則。所以，自由空間電磁波的傳播相速等于光速。而在其他無限大理想電介質(zhì)中，電磁波相速將小

12、于光速。4）均勻平面波的電場E磁場H與傳播方向相互垂直，滿足右手螺旋關(guān)系，電場和磁場只能在電磁波傳播方向的橫截面內(nèi)，且相互垂直。5）電場和磁場的幅度、相位只是傳播方向坐標(biāo)的函數(shù)，在傳播方向的橫截面內(nèi)，幅度、相位保持不變。6）理想介質(zhì)本征阻抗為實(shí)數(shù)（自由空間=120），電場和磁場同相位。7）均勻平面波能量流動(dòng)方向就是電磁波的傳播方向。8）均勻平面波的電場能量密度與磁場能量密度相等。3、電磁波的極化1）表征了在空間給定點(diǎn)上場矢量的取向隨時(shí)間變化的特性。2）在無限大均勻各向同性介質(zhì)中，電磁波的極化完全由輻射源決定，與介質(zhì)特性等參數(shù)無關(guān)。用電場強(qiáng)度矢量E的端點(diǎn)在空間描繪出的軌跡表示。若軌跡是直線，則波

13、稱為直線極化。圓極化、橢圓極化。3）直線極化：合成電場的大小隨時(shí)間周期變化，但其矢量終端軌跡始終與X軸夾角保持恒定。 發(fā)射接收裝置比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)，在便攜式電子設(shè)備中大量使用。4）圓極化：合成電場的大小不隨時(shí)間變化，但方向隨時(shí)間變化。若E的矢端運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向滿足右手螺旋關(guān)系，則稱右旋圓極化波；左旋極化電磁波。 天文、航天通信等，消除極化畸變影響；電子對抗中，偵察和干擾各極化方式的無線電波；高速運(yùn)動(dòng)物體上，接收無線電信號；廣播電視中，擴(kuò)大信號覆蓋范圍，克服重影等。5）橢圓極化：既不是直線極化又不是圓極化波，則一定是橢圓極化波。初相位0，得到右旋橢圓極化；初相位0，左旋。橢圓極化波的軸比

14、AR定義了極化橢圓的長軸與短軸的比值，用dB值表示。當(dāng)AR=0dB時(shí)，圓極化波；當(dāng)AR時(shí)，線極化。工程上，軸比模值不大于3dB的帶寬定義為圓極化輻射器的極化帶寬。A、直線極化波和圓極化波都是橢圓極化波的特例。三種極化電磁波都可以看成是空間正交的線極化波的疊加。相位相同或相差180°的兩個(gè)空間正交的線極化波疊加形成另一個(gè)線極化波；相位相差90°且振幅相同的兩個(gè)空間正交極化波疊加形成圓極化波；其他情況為橢圓極化波。B、線極化波也可以分解成兩個(gè)振幅相等而旋向相反的圓極化波的疊加。 圓極化波也可以分解為兩個(gè)正交的線極化電磁波。 橢圓極化電磁波可以分解成兩個(gè)振幅不等而旋向相反的圓極化

15、波的疊加。C、電磁波的極化特性主要由發(fā)射天線決定的。線極化天線在接收與自身平行的線極化電磁波時(shí)，由于極化類型匹配，接收性能最好；如果垂直，完全失配，幾乎收不到；有一定夾角，存在極化損耗。圓極化天線只能接收與自身旋向相同的圓極化電磁波。如果相反，完全失配。圓極化天線總能收到線極化電磁波的其中一個(gè)圓極化分量。線極化天線總能收到圓極化電磁波的其中一個(gè)線極化分量。如果收發(fā)天線有一方為圓極化而另一方采用線極化，總可以保證收發(fā)信號暢通。D、當(dāng)某種類型的電磁波照射到特定目標(biāo)上，其反射電磁波的極化信息可能改變，稱為目標(biāo)的去極化作用。極化如何改變?nèi)Q于目標(biāo)的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)等特性。四、傳輸線理論1、集總參數(shù)電路

16、：低頻，常認(rèn)為電磁能量只儲存或消耗在各電路元件（電容、電感、電阻）上，連接的是理想導(dǎo)線。此時(shí)，電子設(shè)備的波長遠(yuǎn)小于波長，可認(rèn)為穩(wěn)定狀態(tài)的電壓和電流效應(yīng)是在整個(gè)系統(tǒng)各處同時(shí)建立，即有限長的傳輸線上各點(diǎn)的電流/電壓的大小和相位可近似認(rèn)為相同。 分布參數(shù)電路：高頻，電流流過導(dǎo)線使導(dǎo)線發(fā)熱，導(dǎo)線本身有分布電阻、有分布電容、有分布電感。傳輸信號的波長與傳輸線長度可比擬，因此傳輸線上各點(diǎn)的電流或電壓的大小和相位各不相同，即傳輸線上的電壓和電流不僅是時(shí)間的函數(shù)，還是距離的函數(shù)。均勻傳輸線、不均勻傳輸線2、傳輸性的特性參數(shù)：特性阻抗、傳播常數(shù)、相速、波長（決定于傳輸線的尺寸、填充煤質(zhì)及工作頻率）1）特性阻抗：

17、傳輸線對一個(gè)行波所呈現(xiàn)的阻抗，行波電壓與行波電流之比，始終是正值，一般是復(fù)數(shù)。微波傳輸線或低損耗傳輸線，RwL，GwC或R=0，G=0，則傳輸線的可近似看作常數(shù)。平行雙導(dǎo)線：250700，常用600、400、300；同軸線：40100，常用50、752）傳播常數(shù)：，行波單位長度振幅和相位的變化，一般是復(fù)數(shù)。實(shí)部稱為傳輸線的衰減常數(shù)（dB/m），表示傳輸線單位長度上行波電壓或電流振幅衰減倍。虛部稱為傳輸線的相位常數(shù)（rad/m），表示傳輸線單位長度上行波電壓或電流相位滯后的弧度數(shù)。3）相速：與電磁波定義一樣，指行波等相位面移動(dòng)的速度。4）波長：同一時(shí)刻兩個(gè)相鄰等相位點(diǎn)之間距離。傳輸線上相波長與工

18、作波長的關(guān)系3、傳輸線的工作參數(shù)1）反射系數(shù)(z)：反射波電壓與入射波電壓之比。當(dāng)傳輸線的特性阻抗和終端負(fù)載給定后，均勻無耗傳輸線上各處的反射系數(shù)的模值不變，且0(z) 1，其幅值隨位置變化，總是滯后負(fù)載反射系數(shù)L的。，電流反射系數(shù)與電壓反射系數(shù)只相差一個(gè)符號。2）輸入阻抗：傳輸線上任一點(diǎn)的輸入阻抗與負(fù)載阻抗和位置有關(guān)，也與頻率有關(guān)，一般為復(fù)數(shù)。A、微波傳輸線對于阻抗有變換器的作用：1：阻抗變換性：當(dāng)負(fù)載阻抗為容性時(shí)，經(jīng)過無損耗傳輸線的輸入阻抗變?yōu)楦行?。反之亦然?：阻抗還原性：阻抗變換具有周期性，經(jīng)過無損耗傳輸線的輸入阻抗不變。B、終端短路：即，得。終端短路的無耗傳輸線的輸入阻抗為純電抗，可

19、感性可容性。傳輸線具有LC諧振回路的性質(zhì)，對于終端短路傳輸線，其輸入阻抗在處相當(dāng)于低頻電路中的并聯(lián)諧振；在處相當(dāng)于低頻電路中的串聯(lián)諧振。當(dāng)傳輸線長度小于時(shí)，輸入阻抗呈電感性，當(dāng)傳輸長度時(shí)，呈電容性。C、終端開路：即，得。終端開路的無耗傳輸線的輸入阻抗也為純電抗。對于終端開路傳輸線，其輸入阻抗在處相當(dāng)于低頻電路中的串聯(lián)諧振；在處相當(dāng)于低頻電路中的并聯(lián)諧振。當(dāng)傳輸線長度小于時(shí)，輸入阻抗呈電容性，當(dāng)傳輸長度時(shí)，呈電感性。相當(dāng)于輸入阻抗曲線沿z軸移動(dòng)了一個(gè)距離。3）駐波系數(shù)：傳輸線上電壓最大值與電壓最小值之比，稱為電壓駐波系數(shù)VSWR，用S表示。無耗傳輸線上的駐波系數(shù)與z無關(guān)。由于0L 1，故1S。4

20、、傳輸線的工作狀態(tài)：1）當(dāng)時(shí)，S=1，稱為無反射工作狀態(tài)，即行波狀態(tài)。匹配工作狀態(tài)：電壓電流振幅不變，同相但相位有滯后效應(yīng)，是行波前進(jìn)必然結(jié)果。負(fù)載阻抗吸收全部入射波功率，負(fù)載阻抗也不隨距離改變，傳輸線上各點(diǎn)阻抗等于傳輸線特性阻抗。2）當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；S=。當(dāng)純電抗時(shí)，L=1。全反射工作狀態(tài)，即純駐波狀態(tài)。終端的入射波全部被反射，實(shí)質(zhì)是負(fù)載沒有吸收有功功率。傳輸線各點(diǎn)的輸入阻抗均為純電抗，且隨頻率和距離變化。頻率一定時(shí)，阻抗隨距離做周期性變化，周期為。 坐標(biāo)z固定時(shí)，各點(diǎn)電壓和電流隨時(shí)間t變化相位差/2，即有T/4的相位差；時(shí)間t固定時(shí)，各點(diǎn)電壓和電流隨坐標(biāo)z變化的相位差/2，即空間位置有T/

21、4的相移。因此某一時(shí)刻沿線電壓達(dá)到最大值處電流為0，反之亦然。純駐波狀態(tài)下沒有功率傳輸。 純駐波是在滿足全反射條件下，由兩個(gè)相向傳輸?shù)男胁ǒB加而成。沿線各點(diǎn)的電壓和電流只隨時(shí)間做正弦變化，是一種簡諧振蕩，不以波的形式沿線傳輸。 傳輸線上電壓和電流的振幅隨位置z而不同，兩個(gè)相鄰波腹點(diǎn)（波節(jié)點(diǎn)）距離為，波腹點(diǎn)與波節(jié)點(diǎn)相距。3）當(dāng)復(fù)阻抗時(shí)，0L 1，部分反射工作狀態(tài)，即行駐波狀態(tài)。線上同時(shí)存在入射波和反射波，行波分量和駐波分量的大小取決于反射系數(shù)。五、微波傳輸線1、一般講能傳輸電磁能量的線路稱為傳輸線。導(dǎo)行波的波形是指能夠單獨(dú)在導(dǎo)波系統(tǒng)中存在的電磁場結(jié)構(gòu)形式，也叫做傳輸模式。微波是工作在微波波段，引

22、導(dǎo)電磁波從一處定向傳輸?shù)搅硪惶帲址Q導(dǎo)波系統(tǒng)。兩個(gè)基本要求：在一定頻帶范圍內(nèi)保證單模傳輸和沿線能量傳輸損耗很小。2、微波傳輸線的三種類型：雙導(dǎo)體傳輸線、金屬波導(dǎo)管、介質(zhì)傳輸線。分布參數(shù)電路3、微波傳輸線： 1）橫電磁波又稱TEM波：傳播方向既無分量又無分量，即電磁場完全分布在橫截面。平行雙線、同軸線。2）橫磁波又稱TM波：傳播方向包含非零的分量，但=0，即磁場完全分布在橫截面。3）橫電波又稱TE波：傳播方向包含非零的分量，但=0，即電場完全分布在橫截面。3、波導(dǎo)具有高通濾波器特性：，當(dāng)時(shí)，（或），波不能沿z方向傳輸。4、TEM波：在任何同頻率下都滿足，沒有截止現(xiàn)象。單導(dǎo)體波導(dǎo)系統(tǒng)不能傳輸TEM

23、波，TEM波只能存在于多導(dǎo)體系統(tǒng)中。不同波型的波阻抗是不同的。5、TE波：又稱磁波（H波），TE波空間周期及其相移都由導(dǎo)波系統(tǒng)的相波長決定，而不是工作波長。電磁波在這類導(dǎo)波系統(tǒng)中傳播時(shí)有色散現(xiàn)象，稱為色散波。此色散波的相速大于光速，為快波，由于電磁波在導(dǎo)波系統(tǒng)內(nèi)壁上不斷反射向前傳播。A、工作波長與工作頻率一一對應(yīng)，與傳輸系統(tǒng)的尺寸、形狀無關(guān)。而相波長與傳輸系統(tǒng)的尺寸、形狀有關(guān)。B、相速是等相位面的移動(dòng)速度。群速是電磁波能量的傳播速度（多種頻率成分構(gòu)成）。六、天線1、天線的基本功能是輻射和接收無線電波，發(fā)射天線是將高頻電流能量（或?qū)Р芰浚┺D(zhuǎn)換成電磁波能量。1）具有可逆性：是轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)阻抗匹

24、配器件2）應(yīng)能使電磁波能量集中到所規(guī)定的方向或區(qū)域內(nèi)傳播。是一個(gè)照射或聚焦器件。3）天線極化：在最大輻射方向上電場矢量的取向隨時(shí)間的變化規(guī)律。4）應(yīng)有足夠的工作頻帶。2、因素：電尺寸（最大幾何尺寸與波長的比值）、天線的幾何形狀、天線上的電流（口徑上的場）分布情況。3、空間電磁波的場源是天線上的時(shí)變電流和電荷。天線輻射問題有迭加定理。4、基本參數(shù)：方向參數(shù)、能量參數(shù)、極化參數(shù)、頻率參數(shù)1）方向參數(shù)：主瓣寬度，天線輻射能量集中，定向輻射性能，方向性；副瓣分散輻射功率，還引入噪聲，犧牲方向性壓低副瓣；前后比（主瓣最大輻射方向和后瓣最大輻射方向的輻射功率密度比）方向性系數(shù)D：表征輻射功率增大倍數(shù)，電基

25、本振子D=1.76dB。2）其他電參數(shù)：輻射效率：應(yīng)盡可能提高輻射電阻，降低損耗電阻。低頻，電長度，輻射功率，損耗，輻射效率。而高頻時(shí)，由于天線幾何尺寸與波長相比擬，可認(rèn)為效率=1。增益參數(shù)：結(jié)合方向性系數(shù)（能量集中程度）和輻射效率，以輸入功率計(jì)算比較。輸入阻抗：在饋線（即傳輸線）確定時(shí)，天線與饋線的匹配狀況由天線的阻抗特性決定，影響傳輸效率。當(dāng)天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗時(shí)，饋線終端沒有功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較緩慢。天線的輸入阻抗決定與天線的結(jié)構(gòu)與尺寸、工作頻率、周圍環(huán)境等。極化方式：線極化、圓極化、橢圓極化。線極化：水平極化（場矢量與入射平面平行

26、的極化）、垂直極化。天線帶寬：窄頻帶天線、寬頻帶天線、超寬頻帶天線。輸入阻抗帶寬VSWR2或L 1/3。當(dāng)L=1/3時(shí)，對應(yīng)的反射功率為輸入功率的11%。5、常見天線：1）對稱振子天線：中間饋電點(diǎn)對稱，結(jié)構(gòu)簡單。無線電通信、雷達(dá)等無線電設(shè)備，也可復(fù)雜天線陣的單元或面天線的饋源。如相控陣天線是獲得窄的輻射或接受波束的關(guān)鍵技術(shù)，由多個(gè)天線單元組成2）螺旋天線：同軸線激勵(lì)。工作與多種模式，在超高頻波段，常用軸向輻射。3）同相水平天線：方向性強(qiáng)，效率高；缺點(diǎn)是只能用于很窄的頻帶，裝置復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，一般用于高質(zhì)量通信主干線。4）菱形天線：短波通信使用最廣，最主要的定向天線。最大輻射方向在通過菱形兩銳

27、角頂點(diǎn)的垂直平面內(nèi)。5）引向反射天線：結(jié)構(gòu)簡單，饋電方便，體積不大，便于轉(zhuǎn)動(dòng)；缺點(diǎn)是調(diào)整和匹配困難，頻帶較窄。6）微波天線：口徑面天線，如喇叭天線（效率高，寬頻帶，方向系數(shù)小，尺寸大）、透鏡天線、反射面天線、拋物面天線（方向性強(qiáng)、高增益）A、電基本振子的輻射場強(qiáng)正比于電流和振子電長度，反比于距離r，其大小還與輻射方向有關(guān)。B、電基本振子：一段長度遠(yuǎn)小于工作波長，電流振幅均勻分布，相位相同的直線電流元。C、天線不能接受與其正交的極化分量。極化失配意味著功率損失。1、 電場是標(biāo)量，場強(qiáng)是矢量。2、 傳導(dǎo)電流：自由電荷在導(dǎo)電媒質(zhì)中作有規(guī)則運(yùn)動(dòng)而形成的電流。位移電流：電場的變化引起電介質(zhì)內(nèi)部的電量變化

28、而產(chǎn)生的電流。3、 矢量場基本方程的微分形式是：和；說明矢量場的散度和旋度可以描述矢量場在空間中的分布和變化規(guī)律。4、 矢量場基本方程的積分形式是：和；說明矢量場的環(huán)量和通量可以描述矢量場在空間中的分布和變化規(guī)律。5、 高斯定理表達(dá)式左式表明場強(qiáng)是空間所有電荷（既包括封閉曲面內(nèi)，又包括封閉曲面外的電荷）共同產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。而通過一任意封閉曲面的電通量完全由該封閉曲面所包圍的電荷確定。6、 如果高斯面上E處處為零，則該面必?zé)o靜電荷（不是必?zé)o電荷）。如果高斯面上E處處不為零，則該面不一定有電荷。如果高斯面內(nèi)無電荷，則高斯面上場強(qiáng)不一定為零。高斯面內(nèi)的電荷代數(shù)和為零時(shí)，則高斯面上的場強(qiáng)不一定處處

29、為零。7、 磁感應(yīng)線特征：任何兩條磁感應(yīng)線在空間不會相交；無始無終；疏密表示強(qiáng)度大小，切線方向表示強(qiáng)度方向。8、 鏡像法的理論依據(jù)是靜電場的唯一性定理。基本方法是在所求場域外部放置鏡像電荷以等效的取代邊界表面的感應(yīng)電荷或極化電荷。判斷鏡像電荷選取是否正確的依據(jù)：1電位所滿足的方程是否未改變；2邊界條件是否未改變。9、 唯一性定理：對于任一靜態(tài)場（場量不隨時(shí)間變化），在邊界條件給定后，空間各處的場也就唯一地確定了，或者說這時(shí)拉普拉斯方程的解是唯一的。10、 相同的場源條件下，真空中的電場強(qiáng)度是電介質(zhì)中的倍。11、 電介質(zhì)在靜電場發(fā)生極化后，在介質(zhì)表面必定會出現(xiàn)束縛電荷。12、 靜電場中電流密度J

30、在通過分界面時(shí)連續(xù)。13、 圓形載流線圈在遠(yuǎn)處一點(diǎn)的磁場相當(dāng)于一個(gè)磁偶極子的磁場。14、 磁介質(zhì)在外部磁場作用下，磁化介質(zhì)出現(xiàn)傳導(dǎo)電流。15、 只要介質(zhì)是均勻的，在介質(zhì)中除了有體分布的傳導(dǎo)電流的地方，介質(zhì)內(nèi)部無體分布的磁化電流。16、 均勻平面電磁場，在任意時(shí)刻，任意等相位面上電場相等、磁場相等?！熬鶆颉敝溉我鈺r(shí)刻在橫向平面內(nèi)場量的大小和方向都是不變的。17、 真空中均勻平面波的波阻抗為377。18、 均勻平面波在理想煤質(zhì)中的傳播時(shí)不存在色散效應(yīng)，在損耗煤質(zhì)中傳播時(shí)存在色散效應(yīng)。19、 平面電磁波的電磁特性：1）電磁波在一般各向同性線性介質(zhì)中傳播，都存在色散現(xiàn)象；2）電磁波在介質(zhì)分界面上有反射

31、和折射；3）電磁波在傳播過程中有偏振或極化現(xiàn)象；4）電磁波是橫波，電場和磁場都與傳播方向垂直。20、 兩個(gè)載流線圈之間存在互感，對互感有影響的是：線圈尺寸、線圈所占空間的介質(zhì)、兩個(gè)線圈的相對位置。線圈上的電流無影響。21、 導(dǎo)行電磁波的傳輸形態(tài)受導(dǎo)體或介質(zhì)邊界條件的約束，邊界條件和邊界形狀決定了導(dǎo)行波的電磁場分布規(guī)律、存在條件以及傳播特性。常用的金屬波導(dǎo)有矩形波導(dǎo)和圓形波導(dǎo)。22、 波導(dǎo)激勵(lì)的方法：電激勵(lì)、磁激勵(lì)、電流激勵(lì)。23、 矩形波導(dǎo)內(nèi)部（單導(dǎo)體波導(dǎo)內(nèi)部）不可能存在TEM波。24、 矩形波導(dǎo)的壁面電流分布特點(diǎn)：頂壁上和底壁上的管壁電流分布形狀相同，方向相反；左壁上和右壁上的管壁電流分布形

32、狀相同，方向相反。在寬壁上有管壁電流中斷現(xiàn)象，這是又有波導(dǎo)內(nèi)有位移電流，從而保證了全電流的連續(xù)性。25、 相速度和群速度都與工作頻率有關(guān)，這樣現(xiàn)象稱為色散。色散波的相速大于無限煤質(zhì)中的光速，而群速小于無限煤質(zhì)中的光速。波導(dǎo)一般不用于長距離傳輸線，故色散造成影響不大。傳播信號的電磁波是多種頻率成分構(gòu)成一個(gè)“波群”進(jìn)行傳播，其速度通常稱為群速。26、 理想介質(zhì)邊界：通量密度（D，B）法向連續(xù)，場強(qiáng)（E，H）切向連續(xù)。理想導(dǎo)體表面：電場E垂直導(dǎo)體表面，磁場B平行導(dǎo)體表面，D等于自由電荷密度，H等于表面電流。27、 TEM模傳輸線（雙導(dǎo)體傳輸線）：平行雙線、同軸線、帶狀線及微帶線；TE模和TM模傳輸線

33、（金屬波導(dǎo)傳輸線）：矩形波導(dǎo)、圓波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)；表面波傳輸線（混合模）：介質(zhì)波導(dǎo)、介質(zhì)鏡像線。28、 在導(dǎo)行波中截止波長最長的導(dǎo)行模稱為該導(dǎo)波系統(tǒng)的主模。矩形波導(dǎo)的主模為，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、頻帶寬、損耗小、實(shí)現(xiàn)單模傳輸、實(shí)行單方向極化等特點(diǎn)，常用。圓波導(dǎo)主模為，模是圓波導(dǎo)第一個(gè)高次模，而模的損耗最低，這三種模式是常用的模式。同軸線、帶狀線，主模TEM模。軸對稱模為模，低損耗模為模?；旌夏９饫w，主模HE11。帶狀線傳輸主模TEM模時(shí)，必須抑制高次模TE模和TM模；微帶線的高次模有波導(dǎo)模式和表面波模式。29、 微帶線的相波長與有效介電常數(shù)有關(guān)。對同一工作頻率，不同特性阻抗的微帶線有不同的相波長。一般

34、認(rèn)為微帶線上傳播的是TEM模，波導(dǎo)波長、相速或有效介電常數(shù)均與頻率無關(guān)，沒有色散現(xiàn)象。30、 駐波狀態(tài)，理想的開路線是在終端開口處接上短路線。31、 特性阻抗50的均勻傳輸線終端負(fù)載接j20、50、20時(shí)，傳輸線分別形成純駐波、純行波、行駐波。32、 終端開路時(shí)，電壓、電流在終端處為電壓波腹、電流波節(jié)，阻抗在終端等效一并聯(lián)諧振電路；短路時(shí)反之。33、 阻抗匹配具有三種不同含義：負(fù)載阻抗匹配、源阻抗匹配、共軛阻抗匹配，反映了傳輸線上三種不同狀態(tài)。阻抗匹配方法從實(shí)現(xiàn)手段上劃分有串聯(lián)阻抗變換器法和支節(jié)調(diào)配器法。支節(jié)調(diào)配器法又分：串聯(lián)單支節(jié)調(diào)配器法和并聯(lián)調(diào)配器法。34、 阻抗匹配器作用：消除反射，提高

35、傳輸效率，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。有螺釘調(diào)配器、多階梯阻抗變換器、漸變性變換器等。35、 微波傳輸線的阻抗匹配有：共軛匹配和無反射匹配。36、 當(dāng)工作波長小于某個(gè)模的截止波長時(shí)，此模可在波導(dǎo)中傳輸；當(dāng)工作波長大于時(shí)，不能傳輸。37、 TEM波的電場可由單值電壓確定，磁場可由單值電流維系。因此，TEM波傳輸線是唯一可以用分布參數(shù)的“路”的理論描述。38、 橫電磁波與自由空間的平面波差異：TEM波沒有軸向分量，TEM波的常數(shù)與介質(zhì)有關(guān)，橫向截面上，TEM波的非零橫向場量滿足拉普拉斯方程，TEM波的電場和磁場的振幅比為常數(shù)，且等于介質(zhì)的本征阻抗。39、 煤質(zhì)的本征阻抗表達(dá)式為，又稱為波阻抗。40、 行駐波狀

36、態(tài)負(fù)載：1） 當(dāng)負(fù)載阻抗大于特性阻抗的純電阻時(shí)，終端為電壓波腹、電流波節(jié)；小于時(shí)，電壓波節(jié)、電流腹節(jié)。2） 終端接感性負(fù)載時(shí)，只有離開終端第一個(gè)出現(xiàn)的是電壓波腹（）、電流波節(jié)。3） 終端接容性負(fù)載時(shí)，只有離開終端第一個(gè)出現(xiàn)的是電壓波節(jié)、電流波腹。41、 對于均勻無耗傳輸線，傳輸線上任一點(diǎn)的發(fā)射系數(shù)大小相等，永遠(yuǎn)等于終端反射系數(shù)，其相位按周期變化，反射系數(shù)也具有重復(fù)性。42、 對于無耗傳輸線，無論處于哪種工作狀態(tài)，其傳輸特性均有重復(fù)性和變換性。43、 對于無耗傳輸線，各點(diǎn)的電壓或電流波腹和波節(jié)均有重復(fù)性和變換性。44、 長線和短線的區(qū)別是：長線是分布參數(shù)電路，短線是集中參數(shù)分布。45、 在空間通

37、信中，為了克服信號通過電離層后產(chǎn)生的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，其發(fā)射和接收天線都采用圓極化天線。GPS接收機(jī)采用圓極化天線，以保證接收效果。46、 要提高天線效率，應(yīng)盡可能提高輻射電阻，降低損耗電阻。47、 煤質(zhì)的與空間坐標(biāo)無關(guān)時(shí)，均勻煤質(zhì)。煤質(zhì)的與電磁場的幅度無關(guān)時(shí)，線性煤質(zhì)。煤質(zhì)的與電磁場的方向無關(guān)時(shí)，各向同性煤質(zhì)。煤質(zhì)的與電磁場的頻率無關(guān)時(shí)，非色散煤質(zhì)。48、 簡單煤質(zhì)指：均勻、線性、各向同性、無色散的煤質(zhì)。49、 Maxwell第一方程：隨時(shí)間變化的電磁場產(chǎn)生磁場。位移電流假說的物理本質(zhì) Maxwell第三方程：時(shí)變磁場是無源場。 Maxwell第四方程：自由電荷體密度是產(chǎn)生時(shí)變電場的通量源。5

38、0、 微波網(wǎng)絡(luò)參考面的選擇條件：1參考面的位置盡量遠(yuǎn)離元件的不連續(xù)點(diǎn)，這樣可以在參考面上忽略元件不連續(xù)點(diǎn)帶來的電磁反射；2選擇的參考面必須與傳輸方向相垂直。51、 網(wǎng)絡(luò)參考面位置如果改變，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)也改變。52、 微波元件實(shí)質(zhì)上是指具有連續(xù)性的微波傳輸特性組成，其作用是通過微波元件特有的邊界及填充的媒介特性，實(shí)質(zhì)對傳輸中的電磁波型極化、振幅及相位等的控制。53、 微波元器件按照變換性質(zhì)：線性互易元器件、線性非互易元器件、非線性元器件。54、 常用的微波諧振器有同軸線諧振器、微帶線諧振器和介質(zhì)諧振器。55、 等效雙線中的模式電壓和模式電流不確定，這導(dǎo)致了等效雙效中阻抗的不確定性。56、 均勻?qū)Рㄏ?/p>

39、統(tǒng)：波導(dǎo)的橫截面在z向是均勻的，場量只與x，y有關(guān)，與z無關(guān)；波導(dǎo)壁是理想導(dǎo)體，填充介質(zhì)是理想介質(zhì)；波導(dǎo)內(nèi)的電磁場為無源區(qū)的時(shí)諧場。57、 理想介質(zhì)：均勻且各向同性的無耗煤質(zhì)，即不導(dǎo)電的物質(zhì)，電導(dǎo)率為0，物質(zhì)里面的電子都是束縛靜止的，沒有熱運(yùn)動(dòng)，不會傳遞能量，絕緣體的近似模型。58、 天線的極化，極化的分類：答：天線的極化是天線在最大輻射方向上輻射場的極化，一般是指輻射電場的空間去向。輻射場的極化是指在空間某一固定位置上電場矢量端點(diǎn)隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)的軌跡，分線極化、圓極化、橢圓極化。線極化分為水平極化和垂直極化。圓極化：電場矢量大小不變；橢圓極化：電場矢量大小隨時(shí)間變化。59、 天線的電參數(shù)：主瓣寬

40、度、旁瓣寬度、前后比、方向系數(shù)。60、 天線的特性參數(shù)有：輻射場強(qiáng)、方向性、輻射功率和效率。61、 天線輻射的遠(yuǎn)區(qū)場的電場與磁場都是與1/r成正比，并且它們同相，它們在空間相互垂直，其比值即為煤質(zhì)的本征阻抗，有能量向外輻射。62、 在有限空間V中，矢量場的性質(zhì)由其散度、旋度和V邊界上所滿足的條件唯一的確定。63、 標(biāo)量場的性質(zhì)可完全由標(biāo)量場的梯度來表明。標(biāo)量場的梯度為一矢量。64、 一個(gè)導(dǎo)體回路的自感由回路的形狀、大小、匝數(shù)和介質(zhì)的磁導(dǎo)率決定。65、 矢量位本身沒有物理意義，環(huán)量具有，即矢量位沿著任意閉合路徑的環(huán)量等于以此閉合路徑為邊界的曲面上磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量。66、 亥姆霍茲定理可以對Max

41、well方程做一個(gè)簡單的解釋：矢量場的旋度和散度都表示矢量場的源，Maxwell方程表明了電磁場和它們的源之間的關(guān)系。67、 時(shí)變電磁場的幾種場參量的邊界條件：H：n*（H1H2）=J；E：n*（E1E2）=0；B：n*（B1B2）=0；D：n*（D1D2）=。68、 在靜電場中導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度總是為零，而在恒定電場中一般導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度不為零，只有理想導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度為零。69、 理想煤質(zhì)和損耗煤質(zhì)中的均勻平面波都是TEM波。70、 靜電場中所有導(dǎo)體都是等位體，恒定電場中一般導(dǎo)體不是等位體。71、 電偶極子在勻強(qiáng)電場中受一個(gè)力矩作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)；非勻強(qiáng)電場中，不僅受一個(gè)力矩作用，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，還要受

42、力的作用，使電偶極子中心發(fā)生平動(dòng)，移向電場強(qiáng)的方向。72、 電偶極子是指兩個(gè)相距一定距離的等量異號的電荷。73、 在時(shí)變電磁場中，電磁功率流密度矢量可表示為S=E*H，該矢量稱為坡印廷矢量。74、 坡印廷定理，是一個(gè)電磁場的能量守恒定理，在某一區(qū)域中單位時(shí)間內(nèi)電場能量的減少等于電磁場對該區(qū)域電荷電流所做的功率與包圍在此區(qū)域的閉合面上流出去的能量之和。75、 坡印廷矢量方向表示電磁能量的傳輸方向，大小表示單位時(shí)間通過與能流方向相垂直的單位面積的電磁能量。76、 測得一微波傳輸線的反射系數(shù)的模=1/2，則行波系數(shù)K=1/3；若特性阻抗Z=75，則波節(jié)點(diǎn)的輸入阻抗R（波節(jié)）=25。77、 矩形波導(dǎo)尺寸a=2cm，b=1.1cm，若在此波導(dǎo)中只傳輸TE10模，則其中電磁波的工作波長范圍：2.2工作波長4。78、 矩形波導(dǎo)可以工作在多模狀態(tài)，也可以工作在單模狀態(tài)，而單模的傳輸模式通常是TE10模，這是要求波導(dǎo)尺寸：a工作波長2a，b工作波長。79、 矩形波導(dǎo)中，若a=b，則波導(dǎo)中的主模是TE10和TE01；若a2b，則波導(dǎo)中的主模是TE10。80、 線性煤質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系：，。81、 簡單煤質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系：，。82、 介電常數(shù)為的均勻線性介質(zhì)中，電