高等電磁波理論 課件 13 對偶與巴比涅原理

第三章電磁定理與原理

3.4對偶與巴比涅原理浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院《高等電磁波理論》12互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的電磁特性問題：互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的電磁特性是否有關(guān)聯(lián)？金屬孔金屬盤開口環(huán)孔開口環(huán)3電（磁）源的對偶性ElectricsourcecaseMagneticsourcecaseEeHmHe-EmDeBeBe-DeJMρeρmεμμεAFφφm電流源產(chǎn)生的輻射場磁流源產(chǎn)生的輻射場對偶性關(guān)系4麥克斯韋方程的對偶性原始形式對偶形式對偶性關(guān)系OriginalFormulationDualFormulationEHH-EJMM-Jεμμε缺點(diǎn)：自由空間（真空）變成一個(gè)磁性材料5麥克斯韋方程的對偶性（輻射問題）原始形式對偶形式對偶性關(guān)系優(yōu)點(diǎn)：自由空間（真空）性質(zhì)不變OriginalFormulationDualFormulationEη0HH-E/η0JM/η0M-η0Jεrμrμrεr自由空間天線與輻射的對偶關(guān)系6孔徑輻射Uniquenesstheorem（唯一性定理）Imagetheory（鏡像原理）Surfaceequivalenceprinciple（面等效原理）Dualityprinciple（對偶原理）PEC面等效原理PEC金屬口徑輻射左側(cè)（內(nèi)部）右側(cè)（外部）邊界鏡像原理積分可得右側(cè)輻射場7巴比涅原理SaPECPMC問題①（入射波）Sm問題②（PEC孔徑）問題③（PMC平板）問題②（平面電流源不輻射切向磁場）問題③（平面磁流源不輻射切向電場）②+③問題①Babinet’sprinciple

(i)(righthalf-space)

8巴比涅原理（2）SaPECPMC問題①（入射波）Sm問題②（PEC孔徑）問題③（PMC平板）問題③（另一種形式）入射場+散射場Babinet’sprinciple(ii)涵義：PEC孔徑的右側(cè)場=-PMC平板的散射場9巴比涅原理（3）SaPECPMC問題①（入射波）Sm問題②（PEC孔徑）問題③（PMC平板）PEC問題④（PEC平板）Duality問題④（利用對偶性，將PMC換成PEC）Babinet’sprinciple(i)形式一Babinet’sprinciple(ii)形式二PEC孔徑與PEC平板的散射關(guān)聯(lián)10思考：互補(bǔ)天線cdab孔徑天線無限大金屬板互補(bǔ)天線孔徑天線阻抗互補(bǔ)天線阻抗（互補(bǔ)天線阻抗關(guān)系）如何證明？自互補(bǔ)結(jié)構(gòu)如何推廣"Frequency-IndependentResponseofSelf-ComplementaryCheckerboardScreens."PhysicalReviewLetters114,237401

(2015)11思考：互補(bǔ)超表面"Complementaryplanar