电磁场微波技术与天线(盛振华+++编著+)
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电子信息工程专业主要课程简介1G10125 电路分析学分:4.0 Circuit Analysis预修课程:高等数学,大学物理内容简介:本课程的任务主要是讨论线性、集中参数、非时变电路的基本理论与一般分析方法,使学生掌握电路分析的基本概念、基本原理和基本方法,提高分析电路的思维能力与计算能力,以便为学习后续课程奠定必要的基础。
推荐教材:《电路分析》,胡翔骏、黄金玉,高等教育出版社,2001年主要参考书:《电路》(第四版),邱关源,高等教育出版社,1999年,“九五”重点教材1G10447 信号与系统学分:4.0 Signal & System预修课程:电路分析、工程数学内容简介:信号与系统是通信和电子信息类专业的核心基础课,其中的概念和分析方法广泛应用于通信、自动控制、信号与信息处理、电路与系统等领域。
本课程中通过信号分解、连续系统时域分析、频域分析、复频域分析和离散系统时域分析、变换域分析方法的学习,培养思维能力,为后续课程打下必要的理论基础。
推荐教材:《信号与系统教程》,燕庆明,高等教育出版社,2004年主要参考书:《信号与系统》,郑君里,高等教育出版社,2000年1G10295模拟电子技术学分:4.0 Analog Electronic Technology预修课程:高等数学、电路分析内容简介:模拟电子技术是电子信息工程专业最主要的专业基础课之一,主要讲授晶体二极管、晶体三极管和场效应管的基本原理和工作特性,重点分析放大器的工作原理,使学生能充分理解基本放大器、多级放大器、负反馈放大器和低频功率放大器的交流和直流特性及其简单应用,并在其基础上了解集成运算放大器的结构,着重掌握集成运算放大器的各种应用。
对于直流稳压电源主要了解其组成和各部分功能及典型电路。
模拟集成电路应用主要讲解常用模拟集成电路,如NE555的各种应用。
推荐教材:《模拟电子技术》,邬国扬等编,西安电子科技大学出版社,2002年主要参考书:《电子技术基础模拟部分》(第四版),康华光等编,高等教育出版社,1999年1G10335数字电子技术学分:3.0 Digital Electronic Technology预修课程:高等数学、电路分析、模拟电子技术内容简介:数字电子技术是电子信息工程专业最主要的专业基础课之一,首先讲授逻辑代数和门电路,使学生掌握基本逻辑代数的运算和基本门电路组成结构。
微波技术与天线习题答案(总24页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《微波技术与天线》习题答案章节 微波传输线理路1.1设一特性阻抗为Ω50的均匀传输线终端接负载Ω=1001R ,求负载反射系数1Γ,在离负载λ2.0,λ25.0及λ5.0处的输入阻抗及反射系数分别为多少 解:1)()(01011=+-=ΓZ Z Z Zπβλ8.02131)2.0(j z j e e --=Γ=Γ31)5.0(=Γλ (二分之一波长重复性)31)25.0(-=ΓλΩ-∠=++= 79.2343.29tan tan )2.0(10010ljZ Z ljZ Z Z Z in ββλΩ==25100/50)25.0(2λin Z (四分之一波长阻抗变换性) Ω=100)5.0(λin Z (二分之一波长重复性)求内外导体直径分别为和的空气同轴线的特性阻抗;若在两导体间填充介电常数25.2=r ε的介质,求其特性阻抗及MHz f 300=时的波长。
解:同轴线的特性阻抗ab Z r ln 600ε= 则空气同轴线Ω==9.65ln 600abZ 当25.2=r ε时,Ω==9.43ln600abZ rε 当MHz f 300=时的波长:m f c rp 67.0==ελ题设特性阻抗为0Z 的无耗传输线的驻波比ρ,第一个电压波节点离负载的距离为1min l ,试证明此时的终端负载应为1min 1min 01tan tan 1l j l j Z Z βρβρ--⨯=证明:1min 1min 010)(1min 101min 010in tan l tan j 1/tan tan 1min 1min l j Z Z Z Z l j Z Z l j Z Z Z Z l in l βρβρρββ--⨯=∴=++⨯=由两式相等推导出:对于无耗传输线而言:)(传输线上的波长为:m fr2cg ==ελ因而,传输线的实际长度为: m l g5.04==λ终端反射系数为: 961.0514901011≈-=+-=ΓZ R Z R输入反射系数为: 961.0514921==Γ=Γ-lj in eβ 根据传输线的4λ的阻抗变换性,输入端的阻抗为:Ω==2500120R ZZ in试证明无耗传输线上任意相距λ/4的两点处的阻抗的乘积等于传输线特性阻抗的平方。
电磁场微波技术论文电磁场与微波技术,是电子信息类学科的一门非常重要的专业理论课,目的是满足学生以后从事微波天线以及射频类的相关工作需求。
店铺整理了电磁场微波技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!电磁场微波技术论文篇一“电磁场与微波技术”课程的改革与实践摘要:在对“电磁场与微波技术”课程的改革与实践中,分析了目前该课程的教学中存在的主要问题,结合课程特点和“三本院校”学生的实际情况,整合了电磁场与电磁波、微波技术和天线理论三门课程的主要内容,加强了该课程与工程实际的结合,适应了三本学校的应用型人才的目标,并通过教学方式和考核方式等方面的具体改革措施,提高了该课程的教学质量,尤其是提高了学生对该课程的相关知识和技术的实际应用能力。
关键词:电磁场与微波技术;工程实际;考核制度作者简介:张具琴(1980-),女,河南信阳人,黄河科技学院电子信息工程学院,讲师;贾洁(1982-),女,河南安阳人,黄河科技学院电子信息工程学院,助教。
(河南郑州450063)中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)17-0054-02随着信息时代的发展,作为信息主要载体发展方向的高频电磁波—微波,不仅在卫星通信、计算机通信、移动通信、雷达等高科技领域得到了广泛的应用,而且已经深入到了各行各业中,在人们的日常生活也扮演着重要角色。
因此对于电子信息专业的学生来说,电磁场、微波技术与天线类课程在目前及今后都是不可缺少的主干专业课程。
[1,2]但由于该课程的自身特点及对于该课程教学的一些传统认识,使得学生对该课程的知识和技能的学习和掌握不能满足国内对电磁场与微波技术及其相关专业人才的需求。
为提高该课程教学质量和人才培养质量,尤其是针对三本院校的应用型人才培养目标,笔者认真分析了该课程教学中的问题,结合课程特点和“三本院校”学生的实际情况,对该课程进行了一系列的改革和实践探索,并取得了一定的成果。
四川大学硕士研究生入学考试主要参考书目221英语: 《全新版大学英语综合教程》(第1-4册),上海外语教育出版社,2002年222俄语: 《大学俄语(东方)》(第1-3册),北京外国语大学、普希金俄语学院合编,1998年。
223日语: 《标准日本语》(初级),人民教育出版社,1988年224德语: 《德语速成》(第二版,上、下册),外语教学与研究出版社,1996年;225法语: 《法语》(第1-2册),马晓宏,外语教学与研究出版社,1992年;401经济学原理:1.《政治经济学》(上册)朱方明主编,四川大学出版社;2.《当代西方经济学》李扬主编,四川大学出版社;3.《国际经济学》李天德主编,四川大学出版社。
402经济学基础及应用:《财政学》冯宗容主编,四川大学出版社2002年;《西方经济学》李扬主编,四川大学出版社;《货币银行学》张红伟主编,四川大学出版社。
403经济学原理:《政治经济学》朱方明主编,四川大学出版社;《当代西方经济学》李扬主编,四川大学出版社;《中国城市地价论》杨继瑞主编,四川大学出版社;《城市地产经济学》冯宗容主编,四川大学出版社。
405法学综合B: 包括刑法、民商法、诉讼法(刑诉民诉)411人口理论基础:《人口社会学》胡伟略著,中国社会科学出版社2002年版414中国文学(含中国古代、现当代文学):《中国文学》(四卷本)刘黎明等四川人民出版社;《中国文学史》(三卷本)章培恒等复旦大学出版社;《中国现代文学三十年》钱理群人民出版社;《中国当代文学史教程》陈思和复旦大学出版社415现代汉语及古代汉语:《现代汉语》(修订本)胡裕树上海教育出版社;《现代汉语》黄伯荣等高等教育出版社;《新编现代汉语》张斌复旦大学出版社;《古代汉语》(修订重排本)王力中华书局;《实用古汉语知识宝典》(供学习教材参考)杨剑桥复旦大学出版社;复试科目:语言学概论参考书:《语言学纲要》叶蜚声徐通锵北京大学出版社,1997年第三版;《语言学概论》马学良华中工学院出版社,1985;《普通语言学教程》汪大昌北京大学出版社,2004416新闻传播业务:《新闻采访论》邱沛篁四川大学出版社;《现代新闻编辑学》蒋小丽高等教育出版社;《新闻摄影学》吴建四川大学出版社;《广播电视学导论》欧阳宏生四川大学出版社;《应用广告学》吴建四川大学出版社;《编辑学理论与实务》黄小玲四川大学出版社复试新闻传播专题:参考书同新闻传播史论,新闻传播业务。
第 1 章 电 磁 场 与 电 磁 波 的 基 本 原 理电 磁 场 的 基 本 方 程 一、电磁场中的基本场矢量电磁场中的基本场矢量有四个:电场强度E,电位移矢量D,磁感应强度B 和磁场强度H 。
(一) 电场强度E场中某点的电场强度E 定义为单位正电荷在该点所受的力,即 : 电场强度E 的单位为伏/米(V/m)。
(二) 电位移矢量D如果电解质中存在电场,则电介质中分子将被极化,极化的程度用极化强度P 来表示。
此时电介质中的电场必须用电位移矢量D 来描写。
它定义为 : 在SI 单位制中,D 的单位为库仑/米2(C/m2)。
对于线性媒质中某点的电极化强度P 正比于该点的电场强度E 。
在各向同性媒质中某点的P 和E 方向相同,即 : 故 ,式中ε=ε0(1+χe)称为介质的介电常数,而εr=1+χe 称为介质的相对介电常数。
(三) 磁感应强度B磁感应强度B 是描写磁场性质的基本物理量。
它表示运动电荷在磁场中某点受洛仑兹力的大小。
磁感应强度B 定义为: (四) 磁场强度H如果磁介质中有磁场,则磁介质被磁化。
描写磁介质磁化的程度用磁化强度M 来表示。
此时磁介质中的磁场必须引入磁场强度H 来描写,它定义为: M 和H 的单位为安培/米 (A/m)。
在各向同性媒质中M 和H 方向相同。
即有: 故 B=μ0(H+M)=μ0(1+χm)H=μ0μrH=μH 。
式中χm 称为媒质的磁极化率,它是一个没有量纲的纯数。
μ=μ0(1+χm)称为媒质的磁导率。
μr=1+χm 称为相对磁导率。
二、全电流定律式中Jc 和Jd 分别为传导电流密度和位移电流密度,ic 和id 分别为传导电流和位移电流。
三、电磁感应定律感应电场沿着任意的封闭曲线的积分应等于感应电势,用数学式子表示即为 :由此得出一个结论:随时间变化的磁场会产生电场,而且磁通量的时间变化率愈大,则感应电动势愈大、电场愈强;反之则愈弱。
同时,穿过一个曲面S 的磁通量为:FE q=0D E P ε=+0e P x E ε=0000(1)e e r D E x E x E E E εεεεεε=+=+==F qv B =⨯0BH M μ=-m M H χ=()()De c le d l S c S d H dl i i i dtH dl J J dS dDJ dSdtφ===+=+=+⎰⎰⎰⎰ m ld e E dL dtφ==-⎰ m Sl SB dSd E dL B dS dt φ==-⎰⎰⎰四、高斯定律在普通物理中讨论了静电场的高斯定律,即: 式中V 是封闭曲面S 所包围的体积,∑q 为封闭曲面S 所包围的自由电荷电量的代数和,ρ为S 曲面所包围的自由电荷的体密度。
五、磁通连续性原理它表示磁感应线永远是闭合的。
如果在磁场中取一个封闭面,那么进入闭合面的磁感应线等于穿出闭合面的磁感应线,这个原理可推广到任意磁场,即不仅适用于恒流磁场,而且适用于时变磁场。
六、麦克斯韦方程组(一)麦克斯韦方程组的积分形式(二)麦克斯韦方程组的微分形式七、电磁场的边界条件在分界面上电磁场的分布规律称为边界条件。
, 此式表明,不同媒质分界面上的电场强度的切线分量是连续的。
,即不同媒质分界面上,磁场强度的切线分量是连续的。
,式中Jl 为理想导体表面的面电流的线密度,它的方向与磁场强度相垂直,单位为A/m 。
电磁场的边界条件可归纳如下:坡印亭矢量的微分方程:S V D dS q dV ρ==∑⎰⎰0S B dS =⎰ 0()S vS l S c lS D dS dV B dS B E dL dS t D H dL J dS t ρ⎧=⎪⎪=⎪⎪∂⎨=-⎪∂⎪∂⎪=+⎪∂⎩⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 0c D B BE t DH J t ρ∇=⎧⎪∇=⎪⎪∂⎨∇⨯=-∂⎪⎪∂∇⨯=+⎪∂⎩12t t E E =12t t H H =12t t l H H J -=121212121212(0),(0)(0),(0)t t t t t t t t t n n S n n S S n n E E H H J H H J J D D D D B B ρρρ=⎧⎪==-=≠⎪⎨====≠⎪⎪=⎩22211()()22E H H E Et μεσ∂∇=-+-∂静 电 场 静电场的基本方程为:因此,静电场是无旋场,即静电场所在的空间电场强度的旋度处处为零;静电场又是一个有源场,即电通密度矢量来自空间电荷分布 。
单位正电荷在电场力的作用下移动一个闭合回路,则电场力对单位正电荷所作的功为零。
在静电场中当电荷在电场力的作用下发生位移时,电场力对电荷所作的功仅和电荷位移的起点和终点的坐标有关,而和电荷位移的路径无关。
场中任意一点的电位是单位正电荷在电场力的作用下从该点移到参考零电位点电场力所作的功。
恒 流 电 场一、恒流电场的基本方程恒流电场是指不随时间变化的电流所产生的电场 。
导电媒质中电流密度与电场强度之间的关系为: ,上式为欧姆定律的微分形式。
σ为导电媒质的电导率,单位为S/m 。
于是得到导电媒质中的电场的基本方程为:恒 流 磁 场一、恒流磁场的基本方程恒定电流产生的磁场称为恒流磁场,即空间电流的分布状态是不随时间变化的,因此恒流磁场也是不随时间变化的,描写磁场的物理量磁感应强度B 和磁场强度H 仅是空间坐标的函数。
由麦克斯韦方程可以得到恒流磁场的基本方程为:由方程看出,恒流磁场和恒流电场不同,恒流磁场是有旋场,即在有电流分布的空间任意点磁场强度H 的旋度等于该处的电流密度。
恒流磁场又是无源场,磁感应强度的散度处处为零,即磁感应线是无头无尾的封闭线。
三、恒流磁场的边界条件磁场在不同媒质分界面上的边界条件同样可由电磁场边界条件式得到:0E D D Eρε∇⨯=⎧⎨∇=⎩= J E σ=0E J J Eσ∇⨯=⎧⎪∇=⎨⎪=⎩H JB B Hμ∇⨯=⎧⎪∇=⎨⎪=⎩若分界面上没有面电流分布时,则有:四、电感在静电场中我们定义电荷和电压的比值为电容;在恒流磁场中,我们定义穿过闭合回路磁通与该回路中的电流的比值为电感。
电感可分自感和互感。
自感又可分内自感和外自感。
(一) 自感设有一闭合回路中通有电流I,穿过该闭合回路的磁通为φm,则该回路的自感为:单匝线圈的自感为: ,对于多匝线圈,且假定各个线圈紧密绕在同一个位置,此时产生磁场的电流可以看成是NI(N 为线圈的匝数),则穿过线圈每匝的磁通为: 。
由于通过每一匝线圈的磁通都相同,故N 匝线圈穿过的总磁通为Ψ=N φ。
因此多匝线 圈的自感为: ,式中L 为相同尺寸单匝线圈的自感。
多匝线圈的自感与匝数平方成正比平 面 电 磁 波所谓电磁波是指传播着的时变电磁场。
最简单而有最基本的电磁波为正弦均匀平面电磁波,这种电磁波的波阵面为平面,且波阵面内各点场强均相等,是随世界作正弦变化的。
一、理想介质中的均匀平面波所谓理想介质是指线性、均匀、各向同性的非导电媒质。
为理想介质中电场和磁场的波动方程。
等相位面移动的速度为电磁波的相速度。
电磁波的等相位方程为:ωt-kz=常数。
对t 微分,即可求得电磁波的相速度为:。
1212t t t n n H H J B B -=⎧⎨=⎩1212t t n n H H B B =⎧⎨=⎩m L Iφ=12214m l l dl dl L I r φμπ==⎰⎰ 12124m l l NI dl dl r μφπ=⎰⎰ 2212124l l N dl dl L N L I r μπψ'===⎰⎰ 2220H H t με∂∇-=∂v k ω===相速、频率和波长的关系为:比值η称为理想介质中的均匀平面电磁波的波阻抗。
它完全决定于媒质特性参量。
在空气媒质中的波阻抗为:理想介质中平面电磁波的能流密度矢量,即复数坡印亭矢量。
根据定义:例题1―5―1频率为3GHz 的平面电磁波,在理想介质(εr=21,μr=1)中传播。
计算该平面波的相位常数、相速度、相波长和波阻抗。
若Ex0=01V/m,计算磁场强度及能流密度矢量。
解:相位常数相波长波阻抗磁场强度在y 方向,其振幅为v fv f λλ====z y z y jkE j H E H k ωμωμ-=-==0120ηπ==2000111()222jkz jkzx y z z y zE S E H a E e a H e a η-=⨯=⨯=9101010223100.91/3102.0710/k f rad cm v cm s ωππ===⨯⨯⨯≈⨯===⨯1092.07106.9310260v cm f λη⨯===⨯====Ω4000.1 3.8510/260x y E H A m η-===⨯40.13.8510jqlzx jqlzy E e H e---==⨯能流密度矢量为三、电磁波的极化电磁波的极化是指电场强度矢量在空间的取向。
(一)线极化波如果两个分量相位相同(或相反),即φx=φy=φ,则任何瞬间合成的电场强度大小为合成电场强度与x 轴正方向的夹角为可见,合成电场强度的大小随时间变化,而方向始终不变,电场矢量的端点在空间所描绘出来的轨迹为一直线,这种电磁波称为线极化波(二)圆极化波如果电场强度的两个分量的振幅相等,相位相差π/2,即Ex0=Ey0,φx-φy=±π/2。
合成场强的大小为合成电场强度的振幅不随时间变化,而合成电场强度的方向以角频率ω在xoy 平面上作旋转。
即电强度矢量端点的轨迹是一个圆,称为圆极化波。
当合成场E 的旋转方向与电磁波的传播方向符合右螺旋关系时,这个圆极化波称为右旋圆极化波(如E1);反之称为左旋圆极化波(如E2)。
(三) 椭圆极化波如果电场强度的两个分量的相位差既不为0、π,又不为π/2,即φx-φy ≠0、π、±π/2的一般情况。
通过数学演算,从解析几何可知合成电场强度E 的端点轨迹为一个椭圆,故称为椭圆极化波。
和圆极化波相同,可分右旋椭圆极化波和左旋椭圆极化波。
R 与T 可表示为442110.1 3.8510220.19310/z z S E H a a W m --=⨯=⨯⨯⨯=⨯)E t kz ωϕ==-+0y y x x E E arctg arctgE E α==0x E E ==021021020212r i t i E R E E T E ηηηηηηη-==+==+第 2 章 传 输 线 理 论传输微波能量和信号的线路称为微波传输线。
所谓长线是指传输线的几何长度和线上传输电磁波的波长的比值(即电长度)大于或接近于1。
反之称为短线。
表2―1―1 几种双导线传输线的分布参数具有阻抗的单位,称它为无耗传输线的特性阻抗。
称为相位常数,表示单位长度上的相位变化。
通常给定传输线的边界条件有两种:一是已知终端电压U2和电流I2;二是已知始端电压U1和电流I1。