電磁波是如何沿著導(dǎo)線(xiàn)傳播的？又是如何損耗的？

2016-12-07 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:仿真在線(xiàn)

我們經(jīng)常說(shuō)理想導(dǎo)體內(nèi)部是不存在電磁波的,這個(gè)常識(shí)其實(shí)需要更全面的理解,否則就變成了完全的錯(cuò)誤理解。

比如導(dǎo)線(xiàn)能傳播電磁波嗎?導(dǎo)線(xiàn)如何傳播電磁波?會(huì)對(duì)這些問(wèn)題存在含糊。

必須認(rèn)識(shí)如下幾點(diǎn)

1、雖然理想導(dǎo)體內(nèi)部電磁波為零,但是理想導(dǎo)線(xiàn)還是可以傳播電磁波的,電場(chǎng)和磁場(chǎng)都在導(dǎo)體周?chē)?而非內(nèi)部(這點(diǎn)很重要),而傳播方向就是導(dǎo)線(xiàn)的軸向

2、如果是非理想導(dǎo)體,則導(dǎo)體內(nèi)部的電磁波是不為0的,即電磁波可以在非理想導(dǎo)體內(nèi)部傳播,此時(shí)一部分電磁功率進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部,形成損耗。

3、傳輸線(xiàn)分導(dǎo)線(xiàn)和波導(dǎo),前者主要傳播的是電壓電流信號(hào),后者主要傳輸電磁波信號(hào)(雖然波導(dǎo)內(nèi)部也有電流電壓,但沒(méi)有什么物理意義)

平行雙線(xiàn)、同軸線(xiàn)、微帶線(xiàn)、帶狀線(xiàn)這些都是傳輸高頻電流電壓信號(hào),但是為什么又說(shuō)他們傳輸?shù)氖荰EM波?這種傳輸線(xiàn)內(nèi)部是電流電壓,但周?chē)障锻瑫r(shí)存在電磁波,而這種電磁波的電場(chǎng)只有垂直于導(dǎo)線(xiàn)方向的分量,磁場(chǎng)也是一樣,所以叫做TEM波,這種波是由高頻電壓電流傳輸過(guò)程產(chǎn)生的,其最終輸出并轉(zhuǎn)化出來(lái)的也是TEM波,比如同軸線(xiàn)一段接開(kāi)放的電線(xiàn)(或開(kāi)放的電容),就會(huì)產(chǎn)生純TEM電磁波,這時(shí)候電能絕大部分以TEM波的方式輻射出去。

而波導(dǎo)內(nèi)壁,電流電壓已無(wú)實(shí)際意義,主要部分是波導(dǎo)內(nèi)部傳輸?shù)碾姶挪?應(yīng)理解為信號(hào)源產(chǎn)生的電磁波在波導(dǎo)所限定的空間內(nèi)傳播。

電路中導(dǎo)線(xiàn)起到引導(dǎo)電磁場(chǎng)傳播的作用,電磁波主要存在于導(dǎo)體以外的空間。

理想導(dǎo)體中,導(dǎo)體表面滿(mǎn)足切向電場(chǎng)為零,電場(chǎng)線(xiàn)垂直于導(dǎo)線(xiàn)表面,磁場(chǎng)線(xiàn)則環(huán)繞導(dǎo)線(xiàn),導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)為零,電磁波沿著軸向傳播

而在非理想導(dǎo)體中,電磁波仍可以沿著導(dǎo)線(xiàn)軸向傳播,但是導(dǎo)體表面不滿(mǎn)足理想導(dǎo)體邊界條件,電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部,導(dǎo)體內(nèi)部垂直于軸線(xiàn)方向的復(fù)坡印亭矢量實(shí)部非零,此時(shí)有一部分電磁波功率進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部,形成損耗。

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