电磁场与电磁波第四版课后思考题答案第四版全谢处方饶克谨高等教育出版社 下载本文

边界条件:

7.4沿均匀波导传播的波有哪三种基本形式?

横电波,又称TEM波,无Ez分量和Hz分量;横磁波又称TM波,包含非零Ez分量,Hz=0;横电波又称TE波,包含非零的Hz的分量,Ez=0。 7.5波阻抗的定义是什么?

平面波的波阻抗为Z=E/H(网上找的)

7.6试述均匀导波系统中的TEM波TM波和TE波的传播特性?

7.7写出a×b矩形波导中TM波和TE波的截止波数、截止频率、相位常数、波导波长、相速度、波阻抗和传播条件。 7.8矩形波导中的波是否存在色散?

7.9试说明为什么单导体的空心或填充电介质的波导管不能传播TEM波? 假如在波导内存在TEM波,由于磁场只有横向分量,则磁力线应在横向平面内闭合,这时要求波导内存在纵向的传导电流或位移电流。但是,因为是单导体波导,其内没有纵向传导电流。又因为TEM波纵向电场Ez=0,所以也没有纵向的位移电流。

7.10波导可否有一个以上的截止频率?波导的截止频率取决于什么因素? 7.11什么是波导的主模?矩形波导、圆柱形波导和同轴波导的主模各是什么模式?相应的截止波长各是什么?

主模是波导众多传输模式中截止频率最低的模式。矩形波导TE10模,??=2a,圆柱形波导TE11模,??=3.41a,同轴波导TEM模:??>π(a+b)。

7.12什么是模式简并?矩形波导中的模式简并和圆柱形波导中的模式简并有何异同?

由于相同的m、n组合,TMmn模和TEmn模的截止波数kcmn相同,这种情况叫模式简并。圆柱波导中存在模式的双重简并,其一,不同模式具有相同的截止波长,因此TE0n模和TM1n模存在模式简并现象,这种简并称为E-H简并,这和矩形波导中的模式简并相同。其二,从TE波和TM波的场分量表示式可知,当m≠0时,对于同一个TMmn模或TEmn模都有两个场结构,它们与坐标?的关系分别为sinm?和cosm?,这种简并称为极化简并,是圆柱形波导中特有的。

7.13试画出矩形波导中的主模在三个坐标截面上的场图及管壁电流分布。 7.14何谓分布参数?试写出均匀传输线的电压电流方程。

7.15分别写出已知终端电压、电流和已知始端电压电流条件下均匀传输线上的电压电流分布。

7.16传输线特征阻抗的定义是什么?输入阻抗的定义是什么?分别写出终端短路、终端开路、??/4、??/2及ZL=Z0(负载阻抗等于特征阻抗)时无耗均匀传输线的输入阻抗。

传输线特征阻抗的定义:传输线上行波电压与行波电流之比。传输线任意点的电压与电流的比值定义为该点沿像负载方向看去的输入阻抗。终端短路:Zins(??)=jZ0tanβ??。终端开路:Zino(??)=jZ0cotβ??。??/4:ZL=Z0(负载阻抗等于特征阻抗):Zin(??)=Z0。 7.17什么是反射系数?什么是驻波系数和行波系数?

。??/2:

传输线上某点的反射波电压与入射波电压之比定义为该点的反射系数。传输线上电压(电流)最大值与电压(电流)最小值之比称为电压(电流)驻波系数。行波系数定义为驻波系数的倒数

7.18传输线有几种工作状态?相应的条件是什么?有什么特点?

传输线有三种工作状态:行波状态,条件:传输线上无反射波出现,只存在入射波,即传输线负载阻抗等于特征阻抗。特点:沿线电压电流振幅不变;电压电流同相位;沿线各点输入阻抗都等于其特性阻抗。驻波状态,条件:传输线终端开路或短路或接纯电抗负载时。特点:全驻波是在满足全反射条件下,由两个相向传输的行波叠加成的。它不再具有行波的传输特性,而是在线上做简谐振荡,表现为相邻两波节之间的电压(电流)同相,波节点两侧电压(电流)反相;传输线上电压和电流的振幅是位置z的函数,出现最大值(波腹点)和零值(波节点);传输线上个点的电压和电流在时间上有T/4的相位差。在空间位置上也有??/4的相移,因此全驻波状态下没有功率传输。混合波状态,条件:传输线终端所接负载阻抗不等于特征阻抗,也不是开路或短路或接纯电抗负载,而是接任意负载时。特点没找到。 8.1试解释滞后位的意义,并写出滞后位满足的方程。 8.2试述天线近区和远区的定义。

8.3分别写出电偶极子辐射的近场区和远场区,并说明其特性。

8.4磁偶极子辐射场和电偶极子辐射场有哪些不同?分别写出他们E面和H面的方向图?

8.5天线的基本参数有哪些?分别说明其定义。

8.6何谓对称天线?试画出半波对称天线E面和H面的方向图。 8.7电偶极子天线和半波对称天线的主瓣宽度及方向性系数分别是多少?

8.8试述方向图相乘原理。

1.8什么是散度定理?它的意义是什么? 矢量分析中的一个重要定理:

称为散度定理。意义:矢量场F的散度

在体积V上的体积分等于矢量场F在限定该体积的闭合积分,是矢量的散度的体积与该矢量的闭合曲面积分之间的一个变换关系。

1.9什么是矢量场的环流?环流的值为正,负,或0分别表示什么意义? 矢量场F沿场中的一条闭合回路C的曲线积分,

称为矢量场F沿的环流。

环流大于0或环流小于0,表示场中产生该矢量的源,常称为旋涡源。等于0,表示场中没有产生该矢量场的源。

1.10什么是斯托克斯定理?它的意义是什么?该定理能用于闭合曲面吗? 在矢量场F所在的空间中,对于任一以曲面C为周界的曲面S,存在如下重要关系

这就是是斯托克斯定理。矢量场的旋度

在曲面S上的面积

分等于矢量场F在限定曲面的闭合曲面积分,是矢量旋度的曲面积分与该矢量沿闭合曲面积分之间的一个变换关系。能用于闭合曲面.

1.11如果矢量场F能够表示为一个矢量函数的旋度,这个矢量场具有什么特性?

=0,即F为无散场。

1.12如果矢量场F能够表示为一个标量函数的旋度,这个矢量场具有什么特性?

=0即为无旋场

1.13只有直矢量线的矢量场一定是无旋场,这种说法对吗?为什么? 不对。电力线可弯,但无旋。 1.14无旋场与无散场的区别是什么?

无旋场F的旋度处处为0,即,它是有散度源所产生的,它总可以表示矢量场的梯度,即=0

无散场的散度处处为0,即,它是有旋涡源所产生的,它总可以表示为某一个旋涡即