论文题目：无形科学-电磁场与微波
技术
姓名：陈超
专业：电子科学与技术
指导教师：葛幸
申报日期：2012.10.23
摘要
电子和信息领域内所有重大技术进展几乎都离不开电磁场与微波技术的突破。在通信、雷达、激光和光纤、遥感、卫星、微电子、高能技术、生物和医疗等高新技术领域中，电磁场与微波技术都起着关键的作用，它的应用领域蕴含在国民经济、国防建设和人民生活的各个方面。同时，电磁场和微波技术也随着当代物理、数学、技术学科的不断进步而得到日新月异的发展。
关键字：电磁场，微波技术，应用
无形的科学——
电磁场与微波技术
目录
1.前言 (2)
2.研究方向 (2)
3.基本理论与分析方法 (3)
3.1 电磁场理论 (3)
3.1.1矢量分析 (3)
3.1.2静电场 (3)
3.1.3恒定电场 (4)
3.1.4静磁场 (4)
3.1.5时变电磁场 (5)
3.2 微波技术理论 (7)
3.2.1传输线理论 (7)
3.2.2集成传输系统 (9)
3.2.3微波谐凯腔 (9)
3.2.4微波网络基础 (9)
3.2.5微波无源元件 (11)
4.发展前景 (12)
1. 前言
电子和信息领域内所有重大技术进展几乎都离不开电磁场与微波技术的突破。在通信、雷达、激光和光纤、遥感、卫星、微电子、高能技术、生物和医疗等高新技术领域中，电磁场与微波技术都起着关键的作用，它的应用领域蕴含在国民经济、国防建设和人民生活的各个方面。同时，电磁场和微波技术也随着当代物理、数学、技术学科的不断进步而得到日新月异的发展。
2. 研究方向
1.计算电磁学及其应用：设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法；研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用。
2.微波/毫米波电路设计理论与技术：研究有源元器件与电路模型、与微电子、微机械工艺相关的材料器件等模型的建立及参数提取；研究低相噪频率源技术，微波/毫米波单片集成电路设计，基于微机械（MEMS）的微波/毫米波开关、移相器和滤波器设计。
3.电磁波与物质的相互作用：研究电磁散射和逆散射算法，军事装备目标特性测试技术，隐身目标测试技术，目标散射中心三维成像技术；研究轻质、宽频、自适应智能隐身材料。
4.微波/毫米波系统理论与集成应用技术：设计、研究、开发特殊环境下的微波/毫米波系统；研究微波/毫米波测试技术；研究天线设计理论与技术。
3.基本理论与分析方法
3.1 电磁场理论
3.1.1矢量分析
向量微积分(Vector calculus)或向量分析(Vector Analysis)是数学的分支，关心拥有两个维度或以上的向量的多元实分析。它有一套方程式及难题处理技巧，对物理学及工程学特别有帮助。
3.1.2静电场
由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场．
静电感应
一个带电的物体靠近另一个导体时，导体的电荷分别发生明显的变化，物理学中把这种现象叫做静电感应。
如果电场中存在导体，在电场力的作用下出现静电感应现象,使原
来中和的正、负电荷分离,出现在导体表面上。这些电荷称为感应电荷。总的电场是感应电荷与自由电荷共同作用结果。达到
平衡时，导体内部的场强处处为零,导体是一个等势体，导体表面是等势面，感应电荷都分布在导体外表面，导体表面的电场方向处处与导体表面垂直。静电感应现象有一些应用，但也可能造成危害。
3.1.3恒定电场
恒定电场是电源两极上带的电荷和导体或其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的，其特点是电场线处处沿着到导体方向，由于电荷的分布是稳定的，（即达到动平衡状态），由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场，它具有和静电场相同的性质，因此会对处在其中的电荷有力的作用，也就会推动自由电荷发生定向移动形成电流，但自由电荷不会一直加速，会不断的与不动的粒子发生频发的碰撞（形成电阻的微观本质）受到不动的粒子对他运动的阻碍作用，自由电荷做的是平均匀速率不变的运动。
3.1.4静磁场
静止不产生变化的磁场
基本定理：静磁场唯一性定理我们假设磁场空间为一封闭曲面S所包围。如果S有限，则给定S面上的法向磁感应强度BSn，且满足
的条件，以与高斯定理一致；如果S无限，则要求BS趋于0。
其次，设磁介质各向同性，磁导率已知但允许出现非均匀性，以及在不同磁介质界面出出现间断。最后，设导体中传导电流的分布已知。在这种情况下，静磁场将被唯一确定，这就是静磁场的唯一性定理。
下面用反证法来证明唯一性定理。设对给定的传导电流分布、磁导率分布和S面上的边界条件的静磁场解不唯一，不妨设有两个，其磁感应强度和磁场强度分别为B1、H1和B2、H2。令B=B2-B1，H=H2-H1，则B和H对应传导电流为零、S面上BSn=0或BS趋于0。对于S面有限即BSn=0的情况，磁感应线或H线不可能起止于S面上，而只能在S内闭合。故可推断S内必有传导电流，而这与B对应零传导电流的前提发生矛盾。于是，结论只能是S内处处有B=0，即B1=B2，唯一性定理得证。对于S面无限即BS趋于0的情况，磁感应线（或H线）或在有限空间内闭合，或起止于无穷远处。前者不可能发生，理由同上。后者可用该H线和无穷远共同组成一闭合回路，沿该回路的积分不等于0，同样导致有传导电流从中穿过的结论，与前提发生矛盾。因此，只可能B=0，B1=B2，即唯一性定理成立。
3.1.5时变电磁场
随时间变化着的电磁场。时变电磁场与静态的电场和磁场有显著的差别，出现一些由于时变而产生的效应。
电场和磁场的关系
M.法拉第提出的电磁感应定律表明，磁场的变化要产生电场。这个电场与来源于库仑定律的电场不同，它可以推动电流在闭合
