《电磁场与电磁波》6.2导电媒质中的均匀平面电磁波.ppt

6.2 导电媒质中的平面电磁波 本节要点 复介电常数 导电媒质中的平面波 色散及其对通信的影响 1.复介电常数(complex permittivity) 传导电流占优势，称为导体(conductor) 介于两者之间，称为半导体(semiconductor) 无限大导电媒质中复介电常数 位移电流占优势，称为绝缘体(insulator) 虚部代表传导电流的贡献，将引起能量的损耗。 实部代表位移电流的贡献，不会引起能量消耗。 根据传导电流与位移电流的比值的大小对媒质进行分类 2.损耗正切(loss tangent) 导电媒质的复介电常数可表示为 式中，幅角由下式给定 称为损耗正切，它反映了引起能量损耗的传导电流的相对大小，并用它来说明材料的损耗特性。例如，在微波频率下作为电介质，它的值一般不应大于10-3数量级。 损耗正切角 3.传播常数和复波阻抗 将无耗媒质的相位常数及波阻抗中的 均以 来取代，即得导电媒质中的复相位常数为 因此电磁波的相速不再是个常数，它不仅取决于媒质参数，还与信号的频率有关。 结论 电磁波的相速随着频率的变化而变化的现象称为色散。因此，导电媒质为色散媒质(dispersive medium)。 由于?、?都随着频率的变化而变化，当信号在导电媒质中传播时，不同频率的波有不同的衰减和相移。 对于模拟信号来说，带宽为??的信号在前进过程中其波形将一直变化，当信号到达目的地时发生了畸变，这将会引起信号的失真； 对于数字信号来说，由于频率越高衰减越大，使到达接收点的数字信号脉冲展宽，因此，要降低误码必然要降低信号的传输速率，这必影响数字通信的带宽和容量。 4. 导电媒质中的平面波 导电媒质中电、磁场和坡印廷矢量的表达式为 结论 在导电媒质中的波是一个衰减的行波。电场和磁场的振幅随距离按指数规律衰减，衰减的快慢取决于?，称为衰减常数，它表示场强在单位距离上的衰减，单位是Np/m。 导电媒质中的均匀平面波仍然是TEM波。 结论 ?表示在传播过程中相位的变化，称为相位常数。?和?从不同的侧面反映场在传播过程中的变化，称为 传播常数。 电场与磁场不同相， 彼此间存在一个 固定的相位差! 导电媒质中电磁波 [例6-2] 某工作频率为1.8GHz的均匀平面波在?r =1.6、?r =1.6和?=2.5S/m的媒质中传播。设该区域中电场强度为 传播常数和衰减常数； 波阻抗和相速； 平均坡印廷矢量。 解： 电磁波的角频率为 复介电常数可表示为 [例6-2]（续） 传播常数 衰减常数 波阻抗 相速 平均坡印廷矢量 5. 弱导电媒质中的平面波 若媒质为弱导电媒质，即 对于弱导电媒质????，此时电磁波的衰减很小且与频率无关，相速也与频率无关。 弱导电媒质也可以看成是非色散媒质。 除此之外其它性质与导电媒质中相同。