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1、电磁场与微波复习要点 201601071第四章1.何谓理想导体、理想电介质、良导体、不良导体、电介质？理想导体：电导率 ，理想导体内部不存在电场和磁场；理想电介质 ，是没有欧姆损耗的媒质（补充：在两种理想介质的分界面上没有自由面电流和自由面电荷的存在） ；良导体 ；不良导体 ；电介质（低损耗媒质）2.麦克斯韦方程组是哪四个？分别说明什么物理意义？全电流定律，说明变化的电场产生磁场法拉第电磁感应定律，说明变化的磁场产生电场磁通连续性原理，说明任何一条磁力线都是闭合的电场的高斯定理，说明电场是有散场3.时变电磁场的边界条件是什么？E1t = E2t（无条件连续）D1n D2n = s （当 s =
2、 0 时连续）H1t H2t = Js （当 Js = 0 时连续）B1n = B2n（无条件连续）（电流密度的法向分量的连续与否与电荷的时间变化有关）tJsn/21（电流密度的切向方向分布与电导率有关）21tt4.理想介质分界面上的边界条件是什么？E1t = E2t D1n = D2n H1t = H2t B1n = B2n5.理想介质与理想导体分界面上的边界条件是什么？ ssDnBEJHrr01为 理 想 介 质 ， 2为 理 想 导 体 ，导 体 表 面 无 电 场 切 向 方 向 分量 ， 无 磁 场 法 向 方 向 分 量 。 理 想 导 体 内 部 不 存 在 电 场 也 不存 在
3、 磁 场 DBtEJHrr0电磁场与微波复习要点 2016010726.坡印廷定理和坡印廷矢量是什么？坡印廷定理： 单位时间内流出 s VVs dEJDHBtdHErrrr)21()(面的能量等于单位体积内单位时间消耗的热功率与体积 v 区域中的总电场磁场能量之和。坡印廷矢量 是垂直流过单位面积的功率，在时变电磁场中， S 表示)/(2mWSr瞬时功率流密度，其通过任一截面积的面积分代表瞬时功率7.瞬时值与复数值的互换依据什么公式？ RetjE&r8.什么是均匀平面波？什么是自由空间？所谓均匀平面波就是等相位面为无限大平面，且等相位面上各点的场强大小相等、方向相同的电磁波；所谓自由空间就是无限
4、大的、无源的真空9.在一理想电介质中，均匀平面波的电场 E 和磁场与传播方向，三者存在何种关系？电场 E 和磁场存在什么关系？三者相互垂直，满足右手法则 ， ，其中 为波阻抗电场与磁场的关系：如：例 4-5-1 中 可见 E 为电磁波传播方向为 z，电场存在)3cos(1043kztxE)rx 方向，则相应磁场方向为 y，且 )3cos(1043kztyH)vrrr 120010.波传播的速度是有什么方程得到的？在无耗媒质中与在导电媒质中，波速有什么不同？由等相位面方程：t-z=const 得到 。在无耗媒质中 ，不是频率的函数，其波速较快；在导电媒质中 ，与频率有关，波速比无耗媒质中要慢电磁
5、场与微波复习要点 20160107311.什么是色散媒质？对通信会产生什么影响？当携带信号的电磁波在导电媒质中传播时，各个频率分量的电磁波以不同相速传播，经过一段距离后，它们相互之间的相位关系发生改变，从而导致信号失真，这种现象叫做色散，这种媒质叫做色散媒质。使通信过程中信号失真。12.什么是波阻抗？在无耗媒质中，它取决于什么？电场和磁场复振幅的比值是波阻抗，在无耗媒质中，其大小取决于媒质的介电常数和磁导率13.在无耗媒质中，波行进时，幅度保持不变吗？为什么？不变，在某 t 时刻，电场和磁场的振幅为常数，沿传播方向没有衰减，幅度保持不变14.在导电媒质中，波行进时，幅度保持不变吗？为什么？改变
6、，其电场和磁场的振幅随指数 e-az 而衰减，当 z 的增大时，振幅减小 15.在导电媒质中，E 和在时间上保持同相吗？为什么？不同相，电场和磁场复振幅比值 有幅角，幅角在 0/4 之间变化，具有感性相角。这意味着 E 和 H 在空间上虽然相互垂直，但在时间上有相位差，两者不再同相，E 相位超前H 的相位 16.在电介质（即低损耗媒质）中，波行进时，幅度保持不变吗？为什么？ 和 又如何？改变，随指数 e-az 而衰减， ， ， ，说明低损耗媒质中，均匀平面波的电场强度和磁场强度相位近似相同，其相位常数及波阻抗与无损耗时近似相同，但振幅按指数衰减17.在无耗媒质中，波阻抗是常数，在导电媒质中，波
7、阻抗不是常数，而是频率的函数。这句话对吗？为什么？对。无耗媒质中， ，是一实常数。导电媒质中，18.何谓趋肤深度？如何计算？电磁波场强的振幅衰减到表面值的 1/e 所经过的距离，称为趋肤深度。（良导体） ， （低损耗媒质）微波部分电磁场与微波复习要点 2016010741 什么是集中参数？什么是分布参数？集中参数概念：电路尺寸=1 时，l 相当于长线，否则是短线。3 双线传输线传播的是什么模式？此种模式有何特点？传播模式：横电磁模（波）或 TEM 模（波） ，非色散波。特点：没有最低截止频率，即直流也能传播。电场分量和磁场分量均与传播方向垂直，即在传播方向上既没有电场分量，也没有磁场分量。4
8、TE 波和 TM 波有什么特点？TE 波在传播方向上没有 E 分量，Ez = 0，传播方向上只存在磁场分量，且与传播方向垂直。TM 波在传播方向上没有 H 分量，Hz = 0，传播方向上只存在电场分量，且与传播方向垂直。5 双导线传输线满足的是什么方程？P146 方程（5-2-2）传输线的电报方程，也称为波动方程。对于横截面处处相同的均匀传输线，满足方程（5-2-3）6 对于无耗线，如线上既有反射波又有入射波，其电压波的表示式如何？若只有入射波其表示式又如何？有耗线：zrzieU)(传播常数 在无耗线时，j0无耗线： zjrzjiez)(若只有入射波，则为zji)(7 传播常数和衰减常数、相位
9、常数之间存在什么关系？它们各表示什么意思？传播常数 在无耗线时，j0传播常数是一个复数，其实部为衰减常数，虚部为相移常数衰减常数指每单位长度的衰减，包括导体衰减和介质衰减相移常数指每单位长度的相移电磁场与微波复习要点 2016010758.什么是行波？什么是驻波和部分驻波？行波表示向某一方向行进的波。两个相反方向的行波叠加将形成驻波。传输线上波腹和波节点的位置不随 t 而移动，好象驻立一样，故称为驻波。当传输线终端负载既不等于特性阻抗，又不是短路、开路或纯电抗，终端将产生部分反射，即在线路中由入射波和部分反射波相叠加而形成的波。9.纯驻波是如何形成的？部分驻波呢？请举一例纯驻波工作状态：终端负
10、载为短路、开路、纯电容或纯电感（即 ZL=jXL） 。由于负载阻抗内没有表示损耗的实部，因此在传输线终端不损耗行波能量而在负载上形成全反射，反射波的幅值也与入射波的幅值相等，反射波与入射波的叠加在线上形成纯驻波。当传输线终端负载既不等于特性阻抗，又不是短路、开路或纯电抗，而是等于任一复数阻抗或任一不等于特性阻抗的实数电阻时，就会吸收一部分功率和反射一部分功率，从而形成所谓“驻波状态” 。负载能吸收一部分功率就有行波分量，反射的一部分功率与入射波形成驻波分量，所以有时称这种驻波为“混波”或“行驻波” 。此时节点的幅值不等于零，腹点的幅值小于二倍的入射波振幅值，这就是与纯驻波的不同之处。10.波腹
11、点和波节点与反射波和入射波电压存在什么关系？存在的关系见书 p149 页公式（5-2-25） |U| max= |Ui | + |Ur | |U| min= |Ui | - |Ur |纯驻波时，波腹点的值是入射波时的两倍；波节点的值恒为零11.在什么情况下，两波节点之间的距离为半波长？纯驻波和部分驻波状态下，两波节点之间的距离都为半波长12.什么是特性阻抗？它与频率有关吗？在均匀传输线中，沿线移动时，特性阻抗会发生变化吗？特性阻抗与那些因素有关？书 p148 页，公式（5-2-17） CjGLjRYZ0 特性阻抗是入射波电压与电流之比，也是反射波电压与电流之比，入射波和反射波都是行波，所以可以
12、说特性阻抗是行波的电压与电流之比。当传输线无耗时与频率无关，也与传输位置无关，即沿线移动时，特性阻抗不会发生变化，当传输线有损耗时它与频率有关。特性阻抗只与分布参数 Z 和 Y 有关。13.波速是由什么方程推导得到的？P148 是令相位因子等于一个常数，再对时间求导数得到的。令 ，则： ，所以有)(常 数Kzt0dtzCLdtzvp114.什么是有色散传输线，什么是无色散传输线？请举例说明哪些是有色散传输线，那些是无色散传输线。在有色散传输线中，波传播时会出现何种现象，会对通信产生什么影响？电磁场与微波复习要点 201601076由于频率不同，相速度会有所不同，这种特性叫做波的“色散” 。传输
13、色散波的传输线就是色散传输线，否则就是无色散传输线。波导传输 TE 波和 TM 波都是色散波。TEM 波是非色散波。平行双线、同轴线是非色散波；矩形波导、圆波导是色散传输线。由于色散，信号在传输过程中会发生波形失真。15.如果负载阻抗是纯电感，驻波图形会怎样？距离终端负载最近的是波腹点，结合圆图理解记忆16.如果负载阻抗是纯电容，驻波图形会怎样？距离终端负载最近的是波节点，结合圆图理解记忆17如果负载阻抗等于特性阻抗，电压幅值图形会是怎样？P149 反射系数为 0，没有反射波，所以只有行波，行波图为图 5-3-1。18.请给出传输线上 l 处的电压与反射系数的关系。P149 公式 5-2-18
14、 ljljir eUeU21212)/()/(/ 19如端接任意负载阻抗，给出传输线上 l 处的输入阻抗表示式。(5-2-27b) lZjlIIlZLLin sincos)(020短路线和开路线的输入阻抗公式。短路线(5-3-3) ljIUZintan/0开路线(5-3-5) ZVi co21什么是驻波比和驻波相位？P146(5-2-24) 驻波比 riUminax驻波相位：离开负载端第一个波节点与终端负载 ZL 之间的距离。 电磁场与微波复习要点 20160107722反射系数的计算公式。反射系数与驻波比之间的关系。P146 (5-2-21) (5-2-22) (5-2-26) 0inZi1
15、1or23沿着传输线在移动时，驻波比变化吗？反射系数呢？驻波比不变化，反射系数的大小不变，但是反射系数的角度会变化24阻抗圆图上各部分的含义。25.如果把一阻抗圆图作为导纳圆图用，应注意哪些事项？开路点、短路点和匹配点会发生变化吗？波节点和波腹点呢？在实现匹配时，常常并联某一匹配元件，这类问题常用导纳进行计算，得到了与阻抗圆图相对应的导纳圆图，将阻抗圆图中的 R 用 G 代替，X 用 B 代替， 用 代替，则图上所标的数值不变，由此构成的圆图称为导纳圆图。阻抗圆图作为导纳圆图用，二者在形式上是一样的，只差一个负号。应注意的地方参照表 5-4-3。开路点和短路点发生变化，匹配点不变，波节点和波腹点变化。26纯电抗在圆图的什么位置上？纯电阻在圆图的什么位置上？开路点、短路点和匹配点以及波腹点和波节点呢？对于导纳圆图呢？对阻抗圆图：纯电抗即为| |=1 的圆，即单位圆；纯电阻为 X0 的圆，即实轴；开路点为A 点，短路点为 B 点，匹配点为 O 点，波腹点在实轴右半轴（OA ）线上，波节点在实轴左半轴（OB）上。对导纳圆图：纯电纳线为| |=1 的圆，即单位圆；纯电阻为 B0 的圆，即实轴；开路点为B 点，短路点为 A 点，匹配点为 O 点，波腹点在实轴左半轴（OB）线上，波节点在实轴右半轴（OA）上。27四分之一
