电磁场微波技术与天线5
微波天线与技术课程报告汇总
微波天线与技术课程报告汇总《微波技术与天线》课程考察报告姓名：专业班级：学号：指导老师：许焱平绪论1．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。
一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。
2．微波的定义：把波长从1m 到0.1mm 范围内的电磁波称为微波。
微波波段对应的频率范围为: 300MHz ～3000GHz 。
在整个电磁波谱中，微波介于超短波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。
一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波和亚毫米四个波段。
3．微波具有如下主要特点：（1)似光性；（2)穿透性；（3)宽频带特性；（4)热效应特性；（5）散射特性；（6）抗低频干扰特性；（7）视距传输特性；（8）分布参数的不确定性；（9）电磁兼容和电磁环境污染。
4．微波技术的主要应用：（1)在雷达上的应用；（2)在通讯方面的应用；（3)在科学研究方面的应用；（4)在生物医学方面的应用；（5)微波能的应用。
f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10无线电波宇宙射线射频目录绪论 (1)目录 (2)一、均匀传输线理论 (3)二、规则金属波导 (4)三、微波集成传输线……………………5四、微波网络基础 (5)五、微波元器件 (6)六、天线辐射与接收的基本理论 (7)七、电波传播概论 (8)八、线天线 (9)九、面天线 (10)十、微波应用系统 (11)心得体会 (12)本课程我们共学习了十章，主要学习了均匀传输线理论、规则金属波导、微波集成传输线、微波网络基础、微波元器件、天线辐射与接收理论、电波传播概论、线天线、面天线、微波应用系统。
微波技术与天线
微波技术与天线微波技术在现代通信和雷达系统中起着重要的作用。
而天线作为微波技术的关键组成部分，对于接收和发射微波信号起着至关重要的作用。
本文将介绍微波技术的基本原理和应用，并探讨天线在微波通信中的作用和种类。
微波技术是一种利用微波频段（10^9 - 10^12 Hz）的电磁波进行通信和雷达探测的技术。
与传统的无线电通信相比，微波技术具有更高的频率和更大的带宽，使得它可以传输更多的信息和提供更快的数据传输速率。
微波技术的应用范围非常广泛，包括无线通信、卫星通信、雷达系统、无线电广播和微波炉等。
微波技术的基本原理是利用电磁波在空间中的传播特性进行信息传输。
它可以通过空间传播、导波传输和辐射传输等方式进行信号传输。
其中，空间传播是利用电磁波在自由空间中传播的特性进行远距离通信；导波传输是利用导波介质（如同轴电缆、光纤等）中的传输模式进行信号传输；辐射传输是利用天线将电磁波转化为空间中的辐射场进行信号传输。
天线是微波通信系统中的重要组成部分，它不仅负责接收和发射微波信号，还承担着信号传输和辐射的功能。
天线的主要作用是将电磁波通过辐射或传输的方式转化为空间中的电磁场。
根据天线的结构和工作原理的不同，可以将天线分为不同的类型，包括定向天线、宽带天线和多功能天线等。
定向天线是一种能够将微波信号集中在某个方向的天线。
它主要通过抑制其他方向上的辐射来实现对目标方向上的电磁波辐射。
定向天线通常具有高增益和窄波束宽度的特点，可以用于长距离通信和雷达系统中。
常见的定向天线包括抛物面天线、柱面天线和饼式天线等。
宽带天线是一种能够在较宽频带范围内工作的天线。
它通常采用特殊的结构设计和宽带匹配技术，使得它能够在整个微波频段内工作。
宽带天线可以满足通信和雷达系统中的高速数据传输需求，具有灵活性和适应性较强的特点。
常见的宽带天线包括天线阵列、双极天线和Vivaldi天线等。
多功能天线是一种能够在不同信号工作模式下工作的天线。
它可以根据不同的应用需求，实现信号的接收、发射和扫描等功能。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场是指存在于空间中的电荷或电流所产生的物理场。
它是一个基本的物理概念，在生活中随处可见。
电磁场与微波技术的研究和应用，已经在科学和工业领域取得了重要的进展。
这篇文章将介绍电磁场和微波技术的基本概念、应用和未来发展趋势。
一、电磁场的基本概念电磁场最基本的特征是电场和磁场。
电场是指电荷对周围带电或未带电粒子所产生的力的作用。
与之相对的是磁场，它是由电荷所产生的电流产生的力所形成的，用特定的单位表示为韦伯(Wb)。
电磁场的强度和方向是由电荷密度和电流决定的。
电荷密度是指在某一区域单位体积内的电荷数量，通常用库仑/立方米(C/m³)表示。
电流是指单位时间内通过一个导体横截面的电量，通常用安培(A)表示。
电磁场还有一个重要的特征是其频率和波长。
频率是指电磁波每秒钟震荡的次数，用赫兹(Hz)表示。
波长是指电磁波一个震荡周期所覆盖的距离，用米(m)表示。
二、微波技术的基本概念微波技术是指运用微波频段(300MHz-300GHz)的电磁波进行信息传输、测量、加热等方面的技术。
微波技术具有传输速度高、信号质量好、噪声小等优点，因此在通信、雷达、天文学、生命科学等领域得到了广泛应用。
微波技术主要是由微波器件和微波传输系统构成的。
微波器件包括发射器、接收器、功率放大器、射频滤波器、振荡器等。
微波传输系统包括微波波导、微波传输线和微波天线等。
微波技术通过这些器件和传输系统实现了微波信号的调制、放大、传输和接收等功能。
三、电磁场和微波技术的应用1. 通信通信是电磁场和微波技术的重要应用领域之一。
无线通信的基本原理就是利用电磁波进行信息传输。
无线通信技术已经在移动通信、卫星通信、广播电视等方面得到了广泛应用。
2. 雷达雷达是指利用电磁波进行物体探测和测量的技术。
它广泛应用于军事、民用、科学研究等领域。
雷达技术已经变得越来越先进，可以探测到更小的物体，监测更广泛的区域，因此在海上、空中、陆地各种环境下都有广泛的应用。
微波技术与天线
课程名称：微波技术与天线课程代码：02367理论第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点微波技术与天线是电子与信息工程专业、通信技术专业的一门专业基础课;该课程研究的基本内容是电磁场的基础理论、导行电磁波和导模概念、各个导行波场的求解方法、传输线的基本理论和计算方法、微波网络基础与器件、天线的基本概念、基本理论及天线的基本结构并且与现代通信紧密相关的新技术;二、课程目标与基本要求通过本课程的学习,可以使学生掌握微波与天线的基本概念、基本理论和基本分析方法;并在此基础上,学会利用所学知识去解决微波与天线领域的工程实际问题,为今后从事微波与天线研究和工程设计工作打下良好的基础;三、与本专业其他课程的关系本课程的前导课程是高等数学、电路分析基础、数学物理方法、电磁场理论;是无线通信技术的基础课程;第二部分考核内容与考核目标第一章场论与静态电磁场一、学习目地与要求本章主要研究静态电磁场的基本规律和分析方法;通过本章的学习,使学生能够理解电荷与电流密度的概念,理解并掌握电流连续性方程；理解并掌握静电场和恒定磁场的基础—库仑定律和安培力定律,牢固建立静电场和恒定磁场的概念,并能根据不同电荷分布和电流分布的相关电磁场强度计算表达式,计算一些典型电荷分布和电流分布的电场强度和磁感应强；牢固掌握静电场和恒定磁场的基本方程 ,深刻理解静电场和恒定磁场的基本性质；深刻理解电位和磁位的物理意义,掌握电位与电场强度、磁位与磁感应强度的关系；了解电介质极化和磁介质磁化的物理过程;二、考核知识点与考核目标（一）场论一般识记：矢量运算中的相关规则及矢量恒等式理解：标量场与矢量场的概念、标量场的等值面和矢量场的矢量线、矢量场的散度与旋度、标量场的梯度;应用：应学会应用矢量分析这一重要数学工具去研究电磁场在空间的分布和变化规律;（二）静电场次重点识记：电荷与电荷密度、电场强度、均匀介质中的电场理解：、电场强度的相关计算公式、库仑定律应用：用静电场的基本方程高斯定律求解静电场、计算点电荷系统和一些连续分布电荷系统的电位（三）稳恒电流场一般识记：电流密度、欧姆定律、焦耳定律的微分形式理解:、电荷守恒定律、稳恒电流场的基本方程四恒定磁场次重点识记：磁感应强度、介质的磁化理解：稳恒磁场的基本方程、矢量磁位、磁介质中的安培定律应用：运用安培环路定律求解具有一定对称性分布的磁场、利用矢量磁位求解一些简单的磁场分布问题第二章电磁波原理一、学习目地与要求本章主要讨论了时变电磁场的普遍规律、电场和磁场在交替变化的过程中所形成的电磁波的相关特性,并重点讲述了均匀平面电磁波在无界空间的传播特性和在分界面上的反射和透射特性;通过本章的学习,要求学生们必须牢固掌握麦克斯韦方程组的积分形式、微分形式,深刻理解其物理意义；必须正确理解和使用边界条件、深刻理解坡印廷矢量的物理意义并能用其分析计算电磁能量的传输情况；掌握电磁场的波动方程以及理解矢量位和标量位的概念和满足的相应方程；深刻理解和掌握均匀平面电磁波在无界理想介质中的传播特性,理解描述传播特性的参量的物理意义；掌握三种极化方式的产生条件；熟练掌握平面电磁波对理想导体和理想介质垂直入射时的分析方法和过程；理解平面电磁波向理想导体界面的斜入射;二、考核知识点与考核目标（一）时变电磁场重点识记：正弦电磁场的复数表示法、坡印廷定理、波动方程、唯一性定理理解：麦克斯韦方程、时变场的边界条件、坡印廷矢量应用：从麦氏方程出发,结合边界条件求解相关问题;（二）平面电磁波重点识记：沿任意方向传播的平面波理解：理想介质中的均匀平面波、波的极化应用：计算在自由空间传播的均匀平面波的电场强度或磁场强度；计算描述均匀平面波传播特性的参量如波矢量、波阻抗等；计算坡印廷矢量（三）平面电磁波的反射与折射次重点识记：垂直极化波、平行极化波、理解：垂直极化波入射、平行极化波入射、全透射与全反射（四）平面电磁波向理想导体界面的斜入射一般识记：垂直极化波斜入射、平行极化波斜入射第三章 导行电磁波一、 学习目地与要求本章主要讨论电磁波在导波系统中的传输问题;通过本章的学习,要求同学们必须掌握求解波导中场的重要方法—纵向场分析法,该方法中所涉及到的有关物理量,如传播常数、截止波数的物理意义必须深刻理解,计算公式必须牢固掌握；牢固掌握波沿规则波导传输的一般特性；熟知波沿不同形状的波导传输的相关特性,如矩形波导、圆形波导等,重点掌握矩形波导中的主要传输模式—10TE 模；必须了解同轴线中的传输模式,并能通过恰当选择尺寸的情况下,保证TEM 波的传输；了解波导激励与耦合的方式;二、考核知识点与考核目标（一）规则波导的分析方法和一般特性重点识记：波导中的波型—TE,TM 和TEM 波、波的速度—相速度,群速度、波导波长、波阻抗理解：不同模式的传输条件、截止现象和截止波长应用：能用纵向场法求解波导中电磁波的场解、应用相关公式求出波导中描述波传输特性的相关参量;（二）金属矩形波导的场解重点理解：矩形波导中不同波型的场解、矩形波导中的传输特性、波导的功率容量应用：计算不同模式的截止波长、能确定波导中能传输或截止的模式、熟悉单模传输条件、能绘出10TE 模式的场结构,壁电流分布、计算10TE 模式的相关传输参量（三）圆柱形波导次重点识记：圆波导中不同波型的场解理解：圆波导中的三个主要波型及其应用（四）同轴传输线次重点识记：、同轴线中的高模及尺寸选择理解：同轴线中的TEM 波（五）波导的激励与耦合一般识记：波导激励的方式及激励装置第四章 微波传输线的基本理论一、 学习目地与要求本章以双导线为例用路的分析方法主要讨论了微波传输线上的传输特性和电压电流的分布规律,同时推出了一种重要的计算工具—阻抗圆图,并将这一计算工具应用于工程实际中,如阻抗匹配技术;通过本章的学习,要求同学们必须深刻理解微波传输线的分布参数概念,了解传输线方程及其解以及传输线的工作特性参数；必须掌握传输线的三种不同工作状态的条件和特点；必须掌握用阻抗圆图来解决传输线应用中的计算问题；了解不同阻抗匹配器的匹配方法,学会在阻抗匹配时用阻抗圆图来进行计算；了解微波集成电路的主要组成部分—微带线二、考核知识点与考核目标（一）微波传输线的分析次重点识记：分布参数概念、传输线方程及其一般解理解：传输线方程的定解已知终端电压和电流、传输线的工作参数,如特性阻抗、反射系数、输入阻抗、传播常数、相速及波长;应用：应用相关公式计算传输线上的电压和电流、反射系数、输入阻抗（二）均匀无耗传输线的工作状态重点理解：形成行波状态、驻波状态、行驻波状态的条件和特点应用：求出不同工作状态下的电压、电流、输入阻抗、驻波比,并能绘制出相关图形;（三）阻抗圆图重点应用：在传输线问题的相关运算中使用阻抗圆图来进行计算;（四）传输线的阻抗匹配重点应用：会采用不同的阻抗匹配器进行传输线的阻抗匹配（五）微带传输线一般识记：对称微带和不对称微带的演变过程及结构、它们中所传输的波型第五章微波网络与元器件一、学习目地与要求本章主要讨论了微波等效电路的方法,这就是将本质上是场的问题转化为电路问题来处理的重要方法,这对处理横截面形状不均匀物体时极为有用,如微波元器件的分析和处理;通过本章的学习,要求同学们必须掌握如何将波导等效为双线传输线、不均匀体等效为网络,必须深刻理解模式电压和模式电流的意义；必须深刻理解网络参量的物理意义,并学会用任意网络参量去描述一个具体的微波电路;对于二端口网络的级联其重点放在A 参量, 其余参量中的S参量是微波网络所乐于采用的重要参量；微波网络理论的主要应用场合就是对各种微波元器件的分析和处理,对于各种不同的元器件,必须了解其功能及结构,熟知其工作原理及应用场合;二、考核知识点与考核目标（一）微波网络的等效重点理解：模式电压和模式电流的概念、模式矢量函数的归一化条件、归一化模式电压和归一化模式电流的概念;应用：根据相关条件求对应模式的模式电压和模式电流（二）双端口网络的阻抗矩阵、导纳矩阵及A矩阵A重点,Z、Y次重点识记: 阻抗矩阵、导纳矩阵的特点及性质理解：A参量的特点及性质以及不同电路的A矩阵应用：用A矩阵解决二端口网络的级联问题（三）双端口网络的散射矩阵重点理解：散射参量的物理意义、散射参量的性质应用：求解具体电路的S参量（四）多端口网络的散射矩阵一般识记：多口网络的特点及性质（五）微波元件一般识记：各元件的功能及工作原理第六章天线基本原理一、学习目地与要求本章主要讨论了天线产生辐射场的基本原理和各种不同天线的辐射性能;通过本章的学习,要求同学们必须掌握基本振子的辐射性能；必须深刻理解为了增加辐射电阻,提高天线的辐射能力所采用的振子天线的工作原理；必须了解为了获得较强的方向性和其它特性所采用的天线阵列的性能；必须熟知发射天线和接收天线的电参数；简单了解各种线天线和面天线的辐射性能和应用场合;二、考核知识点与考核目标（一）基本振子的辐射重点理解：电流的场解、电基本振子场解、电偶极子的近区场、电偶极子的远区场、磁基本振子;应用：分析和计算天线的辐射场、辐射方向性、半功率宽度、零功率宽度和副瓣电平以及辐射电阻;（二）振子天线重点理解：对称振子的场解、对称振子的方向性,辐射电阻,输入阻抗、发射天线的参数、天线的极化和天线的频带宽度应用：对称振子天线的辐射与电长度之间的关系,重点掌握半波振子天线的方向图（三）天线阵次重点理解: 直线阵列天线的方向图、波瓣宽度、旁瓣电平等的分析与计算（四）接收天线一般识记：接收天线的电参数（五）常用线天线一般识记：各种常用线天线的工作原理（六）面天线一般识记：抛物面天线和双反射面天线的工作原理说明：该项需编纲教师全面考量该课程内容,并对各章节都给出相应的知识层次重点、次重点、一般,在知识层次下对各知识点提出相应的能力层次要求识记、理解、应用;在分配知识层次和能力层次过程中,应注意以下问题：1、知识层次包括“重点、次重点、一般”三个层次,此三层次在命题中的固定比重分别为：65% ,25%,10%;要求编纲教师在分配知识层次时,除考虑知识点本身的重要性外,兼顾各层次在命题中的比例要求;避免出现某一层次知识点过少,不能满足命题中比例要求的情况;2、①能力层次包括“识记、理解、应用”三个层次,此三层次在命题中无固定比重要求,需编纲教师结合本课程的具体考核要求给出比例在“有关说明与实施要求”中给出比例,并在分配知识点能力层次时结合命题比例,做到大纲与试卷要求统一;②大纲中知识点的能力层次分配应全面涵盖三个能力层次,尽量不要缺少,但各章节不是必须全有三个层次的知识点,应根据各章实际情况具体安排;3、大纲中的考核知识点只具体到章,不需要将知识点细化到节;第三部分有关说明与实施要求一、考核的能力层次表述本大纲在考核目标中,按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求;各能力层次为递进等级关系,后者必须建立在前者的基础上,其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义,并能正确认识和表述,是低层次的要求;理解：在识记的基础上,能全面把握基本概念、基本原理、基本方法,能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系,是较高层次的要求;应用：在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题,是最高层次的要求;说明：省考委统一加以说明,编纲教师不需自行解释;二、教材1、指定教材电磁波工程国防科技大学出版社朱建清第一版2、参考教材微波技术与天线电子工业出版社殷际杰第一版说明：1、大纲中的指定教材为省自考委核准的指定教材,此次配合我省自考教材清理工作,部分课程教材已由主考校提出审核意见并要求调整为推荐教材,如编纲教师认为需更换指定教材或推荐教材不合理,需提交由主考校盖章的教材变更报告,经批准后,方可更改;2、所列教材均需写明：书名、出版社、作者、版本,参考教材可以没有;三、自学方法指导1、在开始阅读指定教材某一章之前,先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢;2、阅读教材时,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每一个知识点,对基本概念必须深刻理解,对基本理论必须彻底弄清,对基本方法必须牢固掌握;3、在自学过程中,既要思考问题,也要做好阅读笔记,把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理,这可从中加深对问题的认知、理解和记忆,以利于突出重点,并涵盖整个内容,可以不断提高自学能力;4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节,在做练习之前,应认真阅读教材,按考核目标所要求的不同层次,掌握教材内容,在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥,注重理论联系实际和具体问题具体分析,解题时应注意培养逻辑性,针对问题围绕相关知识点进行层次步骤分明的论述或推导,明确各层次步骤间的逻辑关系;说明：该项省考委统一说明,若编纲教师需做个别说明,该部分也可自行撰写;四、对社会助学的要求1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点;2、应掌握各知识点要求达到的能力层次,并深刻理解对各知识点的考核目标;3、辅导时,应以考试大纲为依据,指定的教材为基础,不要随意增删内容,以免与大纲脱节;4、辅导时,应对学习方法进行指导,宜提倡"认真阅读教材,刻苦钻研教材,主动争取帮助,依靠自己学通"的方法;5、辅导时,要注意突出重点,对考生提出的问题,不要有问即答,要积极启发引导;6、注意对应考者能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导考生逐步学会独立学习,在自学过程中善于提出问题,分析问题,做出判断,解决问题;7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事,在各个能力层次中会存在着不同难度的试题;8说明：1、该项1-7省考委统一说明;若编纲教师需做个别说明,该部分也可自行撰写;2、该项中对助学学时的分配,需由编纲教师完成;高等教育自学考试规定每学分18学时,请教师按此规定分配学时;涉及实践考核的课程,实践与理论课时应分别列出;五、关于命题考试的若干规定包括能力层次比例、难易度比例、内容程度比例、题型、考试方法和考试时间等1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容;试题覆盖到章,适当突出重点;2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是："识记"为 20 %、"理解"为 30 ％、"应用"为 50％;3、试题难易程度应合理：易、较易、较难、难比例为2：3：3：2;4、每份试卷中,各类考核点所占比例约为：重点占65%,次重点占25%,一般占10%;5、试题类型一般分为：试题类型一般分为:填空题、简答题、证明题、计算题等;6、考试采用闭卷笔试,考试时间150分钟,采用百分制评分,60分合格;说明：1、该部分1、3、4、6项省考委统一规定,编纲教师不用自行填写;2、其中第2项“不同能力层次的试题比例”需编纲教师结合大纲中各章知识点能力层次分配给定;3、第5项“试题类型”,也需编纲教师结合命题要求给出;应尽量全面的涵盖该课程考试中可能出现的试题类型,避免出现考试中出现的题型在大纲中没有举出的情况;六、题型示例样题一、 填空题：1、 已知在自由空间中传播的电磁波的电场强度为y ez t E ˆ)2106cos(7.378ππ+⨯= v/m ,可见此波的波长为 ,自由空间的波数为 ,它是沿 方向传播的;2、终端接任意负载L Z 时,距终端为2λ整数倍的各处,其输入阻抗为 ；距终端为4λ奇数倍的各处其输入阻抗为 ;二、简答题：1、空气填充的矩形波导其单模传输条件是什么若兼顾功率容量,该条件有什么变化3、何谓简并圆波导中有几类简并试举例说明;三、证明题：在无耗传输线某选定参考面上测得sc in Z 接短路负载时、oc in Z 接开路负载时、in Z 接实际负载时,试证明负载阻抗四、计算题：1、有一个二端口网络,如下图,图中jx = j2 为归一化电抗,jb = j1为归一化电纳, 试求： 1散射参量矩阵[]S ;2插入衰减a L 用分贝表示及插入相移θ;4、已知某天线在E 平面上的方向函数为1画出其E 面方向图2计算其半功率波瓣宽度;。
《电磁场微波技术与天线》总复习填空题选择题
《电磁场微波技术与天线》习题及参考答案一、填空题：1、静止电荷所产生的电场，称之为_静电场_；电场强度的方向与正电荷在电场中受力的方向__相同_。
2、电荷之间的相互作用力是通过 电场 发生的，电流与电流之间的相互作用力是通过磁场发生的。
3、矢量场基本方程的微分形式是：V A ρ=⋅∇和 J A =⨯∇ ；说明矢量场的散度和 旋度 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。
4、矢量场基本方程的积分形式是：dV dS A V V S ρ⎰⎰=⋅⋅ 和 dS J s dl A l ⋅=⋅⎰⎰；说明矢量场的环量和 通量 可以描述矢量场在空间中的分布和变化规律。
5、矢量分析中的两个重要定理分别是高斯定理和斯托克斯定理, 它们的表达式分别是：dS A dV A S v ⋅⎰=⋅∇⎰ 和dS rotA dl A s l ⋅=⋅⋅⎰⎰。
6、静电系统在真空中的基本方程的积分形式是：∮D s ·d S =q 和⎰E·d =0。
7、静电系统在真空中的基本方程的微分形式是：V D ρ=⋅∇和0=⨯∇E 。
8、镜象法的理论依据是静电场的唯一性定理 。
基本方法是在所求场域的外部放置镜像电荷以等效的取代边界表面的感应电荷或极化电荷 。
9、在两种媒质分界面的两侧，电场→E 的切向分量E 1t －E 2t ＝_0__；而磁场→B 的法向分量B 1n －B 2n ＝__0__。
10、法拉弟电磁感应定律的方程式为E n =-dtd φ，当d φ/dt>0时，其感应电流产生的磁场将阻止原磁场增加。
11、在空间通信中，为了克服信号通过电离层后产生的法拉第旋转效应，其发射和接收天线都采用圆极化天线。
12、长度为2h=λ/2的半波振子发射天线，其电流分布为：I （z ）=I m sink （h-|z|） 。
13、在介电常数为的均匀各向同性介质中，电位函数为 2211522x y z ϕ=+-,则电场强v1.0 可编辑可修改度E=5x y zxe ye e --+。
微波技术与天线 必考知识点 复习
微波必考知识点复习1、微波是一般指频率从300M至3000GHz范围内的电磁波，其相应的波长从1m 至0.1mm。
从电子学和物理学的观点看，微波有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性等重要特点。
2、导行波的模式，简称导模，是指能够沿导行系统独立存在的场型，其特点是：（1）在导行系统横截面上的电磁波呈驻波分布，且是完全确定的。
这一分布与频率无关，并与横截面在导行系统上的位置无关；（2）导模是离散的，具有离散谱；当工作频率一定时，每个导模具有唯一的传播常数；（3）导模之间相互正交，彼此独立，互不耦合；（4）具有截止特性，截止条件和截止波长因导行系统和因模式而异。
3、广义地讲，凡是能够导引电磁波沿一定的方向传播的导体、介质或由它们组成的导波系统，都可以称为传输线。
若按传输线所导引的电磁波波形（或称模、场结构、场分布），可分为三种类型：（1）TEM波传输线，如平行双导线、同轴线、带状线和微带线，他们都是双导线传输系统；（2）TE波和TM波传输线，如矩形、圆形、脊形和椭圆形波导等，他们是由金属管构成的，属于单导体传输系统；（3）表面波传输系统，如介质波导（光波导）、介质镜象线等，电磁波聚集在传输线内部及其表面附近沿轴线方向传播，一般是TE或TM波的叠加。
对传输线的基本要求是：工作频带宽、功率容量大、工作稳定性好、损耗小、易耦合、尺寸小和成本低。
一般地，在米波或分米波段，可采用双导线或同轴线；在厘米波段可采用空心金属波导管及带状线和微带线等；在毫米波段采用空心金属波导管、介质波导、介质镜像线和微带线；在光频波段采用光波导（光纤）。
以上划分主要是从减少损耗和结构工艺等方面考虑。
传输线理论主要包括两方面的内容：一是研究所传输波形的电磁波在传输线横截面内电场和磁场的分布规律（也称场结构、模、波型），称横向问题；二是研究电磁波沿传输线轴向的传播特性和场的分布规律，称为纵向问题。
横向问题要通过求解电磁场的边值问题来解决；各类传输线的纵向问题却有很多共同之处。
电磁场微波技术与天线(盛振华版)第二章答案
天线的极化方式分为线极化、圆极化和椭圆极化三种。线极化是指电场矢量或磁场矢量与 地面平行，圆极化是指电场矢量或磁场矢量在垂直于传播方向上的投影为圆，椭圆极化则 是介于两者之间。
天线的主要参数
工作频率
天线的工作频率决定了其应用范围和性能。不同频率的电磁波具有不 同的传播特性和应用场景。
增益
天线的增益表示其在特定方向上对信号的放大能力。增益越高，天线 的定向性和抗干扰能力越强。
电磁场微波技术与天线(盛振华版) 第二章答案
目录
• 电磁场与微波技术的基本概念 • 天线的种类与工作原理 • 电磁场与天线的关系 • 天线的设计与优化 • 实际天线案例分析
01 电磁场与微波技术的基本 概念
电磁场与电磁波
电磁场与电磁波的形成
电磁波的分类
电磁场是由变化的电场和磁场相互激 发而形成的，而电磁波则是在空间传 播的电磁场。
根据频率的不同，电磁波可分为无线 电波、微波、红外线、可见光、紫外 线、X射线和伽马射线等。
电磁波的波动特性
电磁波具有波动性，表现为振荡的电 场和磁场在空间中传播，具有波长、 频率等参数。
微波技术的基本特点
01
02
03
微波的频率范围
微波的频率范围通常在 300MHz到300GHz之间， 是无线电波中较高频段的 组成部分。
探测和定位。
利用微波传输信号，实 现全球定位系统（GPS）
等导航定位服务。
微波可用于加热物体和 治疗某些疾病，如肿瘤
等。
02 天线的种类与工作原理
天线的分类
按工作频段分类
分为超长波天线、长波天线、 中波天线、短波天线、超短波
天线、微波天线等。
按方向性分类
天线基本原理与技术
电流元 方向图
18:21
电子科技大学电子工程学院
微波技术与天线
第五章 天线基本原理与技术
1 20 ° 1 50 °
9 0°
1
0.8 0.6 0.4
60
微波天线方向图通常由与场矢量相平行的两个平面表示：
E 平面：通过最大辐射方向， 与电场矢量平行的平面； H 平面：通过 最大辐射方向， 与磁场矢量平行的平面；
微波技术与天线
第五章 天线基本原理与技术
5.1 电流元的辐射场
一、电流元 电流元也称电基本振子，它是一段长度远小于波长 , 电 流I振幅均匀分布、 相位相同的直线电流。
注：电流元线天线的基本组成部分, 任意线天线均可看成 是由一系列电基本振子构成的。
二、电流元的辐射场 Idl 1 jr z z Er j cos ( 3 j 2 )e 20 r r Idl 1 2 jr E j sin ( 3 j 2 )e 40 r r r Idl 1 j j r lO O H sin ( 2 )e l dl 4 r r E 0 H 0 Hr 0 x x
上的辐射功率流密度Smax，与相同输入功率在理想无方向性
天线在同一位置处的辐射功率流密度S0之比。
G AD
18:21
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微波技术与天线
第五章 天线基本原理与技术
由方向系数及增益定义，有：
Smax G A S0 2 输入功率 Em 2 2 r Em P 240 Pi P 60 P A 2 4 r 2 r 2 Em 60 Pi 由上式可得一个天线最大辐射方向上的场强为
0
20
40
6
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图5.5.2 变压器铁芯叠片
图5.5.3 薄导电平板的简化物理模型
假设：
l , h a ，场量仅是 x 的函数；
B Bz e z
，故 E,J 分布在 x0y 平面，且仅有 y分量；
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磁场呈 y 轴对称，且 x = 0 时， z B0 。 B
第 五 章
准静态电磁场
t τe
e
V
dV
s
4πr
dS
0 ( r )e
S
4 πr
dS
说明导体中体电荷 产生的电位很快衰减， 导体电位由面电荷决定。 思考
导电媒质中，以 分布的电荷在通电时驰豫何方？
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第 五 章
准静态电磁场
5.3.2 电荷在分片均匀导体中的驰豫过程
根据 有
SJ dS q / t ,
1 1 J1n S J 2 n S S 1lS 2 lS t 2 2
当 l 0 时，有 J 2 n J1n
t
0
根据 J E 及 D2n D1n
式中 K / 2 结论:
k j K (1 j)
去磁效应，薄板中心处磁场最小；
集肤效应，电流密度奇对称于y 轴，表面密
度大，中心处 J y 0。
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第 五 章
准静态电磁场
工程应用
Bz / B0 ~ 2 Kx 曲线表示材料的集肤程
7
度。以电工钢片为例，设 10000 , 10 S/m 。
概念2 集肤效应
在导体表面处的场量强、电
流大，愈深入导体内部，场量减
弱、电流减小。
图5.4.1 集肤效应的产生
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第 五 章
准静态电磁场
在正弦稳态下，电流密度满足扩散方程
k 2J J
2
式中 k
1 d
j / 2 (1 j)
(1 j)
磁场正交的曲面上将产生闭合的感
应电流，即涡流。其特点：
热效应 涡流是自由电子的定
向运动，与传导电流有相同的热效应。
图5.5.1 涡流
去磁效应 涡流产生的磁场反对原磁场的变化。 工程应用：叠片铁心（电机、变压器、电抗器 等）、电磁屏蔽、电磁炉等。 返 回 上 页 下
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第 五 章
准静态电磁场
5 .5 .2 涡流场分布（Eddy Field Distribution） 以变压器铁芯叠片为例，研究涡流场分布。
通解
k j
当 x , Jy 有限，故 C2 0 , C1 J y (0) J 0
则
( x) J e x e jx Jy 0
( x) 1 J e x e jx Ey 0
由 J E
由 E jH H ( x) j z
1. 证明基尔霍夫电流定律 在 MQS 场中， J 0
S J dS 0
S2
S
J dS
S1
J1 dS
J 2 dS
S3
J 3 dS
i1 i2 i3 0
即集总电路的基尔霍夫电流定律
i 0
图5.2.1 结点电流
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J 0e
( x 0 d )
1
0
图 5.4.3 透入深度
x0
e
J y ( x0 ) 36.8%
d 表示电磁场衰减到原来值的36.8% 所经过的距离。
当材料确定后， d (衰减快) 均匀分布。 电流不
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第 五 章
准静态电磁场
5.4.2 邻近效应（ Proximate Effect ） 靠近的导体通交变电流时，所产生的相互影响，称
第 五 章
准静态电磁场
5.1 电准静态场和磁准静态场
Electroquasistatic and Magnetoquasistatic 电准静态场 若库仑电场远大于涡旋电场，忽略二次源 作用，即 Ei 0
H J E 0 , D t t
B t
的
,
B 0 ,
t
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第 五 章
准静态电磁场
MQS场的磁场与恒定磁场满足相同的基本方程，
在任一时刻 t ，两种磁场分布一致，解题方法相同。 MQS场的电场按 E
B t
计算。
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第 五 章
准静态电磁场
5.2 磁准静态场与集总电路
MQS Filed and Circuit
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第 五 章
准静态电磁场
Bz 和 J y 的幅值分别为
1 2 1 (ch 2 Kx cos 2 Kx) Bz B0 2
1 2 1 (ch 2 Kx cos 2 Kx) J y J0 2
图5.5.5
布曲线
Bz , J y 模值分
j
设半无限大导体中，电流 沿 y 轴流动，则有
( x ) k 2 J ( x) Jy y
2
图5.4.2 半无限大导体中 的集肤效应
通解
kx kx J y ( x) C1e C2e
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准静态电磁场
kx kx J y ( x) C1e C2e
第 五 章
准静态电磁场
思考 EQS 与 MQS 的共性与个性
, A 满足泊松方程，说明 EQS 和 MQS 没有
波动性。 在 EQS 和 MQS 场中，同时存在着电场与磁场，
两者相互依存。 EQS 场的电场与静电场满足相同的微分方程， 在任一时刻 t ，两种电场分布一致，解题方法相同。 EQS场的磁场按 H J D 计算。
在导体中，自由电荷体密度随时间衰减的过 程称为电荷驰豫。 设导电媒质 , 均匀，且各向同性，在EQS
场中
J t
J D/
t
D
0
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第 五 章
准静态电磁场
t
t
0
其解为
oe
e
式中 o 为 t 0 时的电荷分布 ， τ e / ━驰 豫时间，说明在导体中，若存在体分布的电荷，该
掌握工程计算中简化为准静态场的条件；
掌握准静态场的计算方法。
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第 五 章
准静态电磁场
准静态电磁场知识结构
时变电磁场
动态场（高频）
准静态电磁场 磁准静态场
( D t 0)
似稳场 电磁波 （忽略推迟效应）
电准静态场
( B t 0)
具有静态电磁场的特点
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kJ 0
e
x
e
jx
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第 五 章
准静态电磁场
d
1
Hale Waihona Puke 2
称为透入深度（skin depth），其
大小反映电磁场衰减的快慢。 当 x = x0 时， J y ( x0 ) J 0e x 当 x=x0+d 时，
J y ( x0 d ) J 0e
第 五 章
准静态电磁场
2. 证明基尔霍夫电压定律 时变场中
E dl ( E
l l
i
Ec E R Ee ) dl
dl
l i Ri uR
B
S
t
dS
电阻
lR
E R dl
J
lR
D
S
电容
lc
Ec dl
lc
Β t
磁准静态场（Magnetoquasistatic ）简写 MQS 位移电流远小于传导电流，可忽略 解题方法：
D t
利用静态场的方法求解出电(磁)准静态场的电(磁) 场后，再用Maxwell方程求解与之共存的磁(电)场。
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第 五 章
准静态电磁场
本章要求
了解EQS和MQS的共性和个性，
D t
的
H J ,
B 0 ,
J 0
E B / t ,
D 0
特点：磁场的有旋无源性与恒定磁场相同，称 为磁准静态场（MQS）。 用库仑规范 A 0 ，得到泊松方程
A J ,
2
/
2
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在 MQS 场中，磁场满足涡流场方程（扩散方程）
2 2 H k H
2 d Hz k 2H jH z z 2 dx
解方程
得到
H Z B0 ch (kx) /
Bz B0 ch (kx)
图5.5.4 薄导电平板
J y J 0sh (kx)
dl
lc
q (t )
S
dl
1 c
q (t ) uC
图5.2.2 环路电压
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第 五 章
准静态电磁场
电源
ls Ee dl e us
电感
li
E i dl
B t