电磁场与微波技术
电磁场与微波技术
一、电场基本理论1.电荷守恒定律：在任何物理过程中，各个物体的电荷可以改变，但参于这一物理过程的所有物体电荷的代数总和是守恒的，也就是说：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。
2.库仑定律：库伦经过实验发现，真空中两个静止点电荷(q1, q2)之间的作用力与他们所带电荷的电量成正比，与他们之间的距离r平方成反比，作用的方向沿他们之间的连线，同性电荷为斥力，异性电荷为引力。
ε0为真空介电常数，一般取其近似值ε0=8.85×10-12C•N-1•m-2。
ε0的值随试验检测手段的进步不断精确，目前精确到小数点后9位(估计值为11位)。
库仑反比定律也由越来越精确的实验得到验证。
目前δ<10-16。
库仑反比定律的适用范围(10-15m(原子核大小的数量级)~103m)。
3.电场强度：真空中电荷与电荷之间相互以电场相互发生作用。
若试探电荷q0在电场r处受电场力为F0(r), 则电场强度为E(r)。
4.静电场的高斯定理：由于静电场的电力线起始于正电荷，终止于负电荷，不会相交也不会形成封闭曲线，这就决定通过静电场内某一封闭曲面S的电通量为此封闭曲面所包围的电荷的1/ε0。
表明电场是个有源场。
5.静电场的环路定理：由于电荷的电力线或呈辐射状，或呈会聚状，不会出现具有涡旋形状的闭合曲线，表明静电场是个无旋场，既。
此处L为静电场内任一闭合曲线。
静电场的环路定理又可以写成微分形式：∇*E=0 。
表面电场是个无旋场。
6.静电场与物质的相互作用：由于各种物质内原子对电子的束缚各不相同，根据束缚强弱的不同可分为导体，绝缘体和半导体。
在静电场中的导体在达到静电平衡时内部电场强度处处为零(应用于电屏蔽)，而绝缘体(既所谓电介质)内部的电场强度为外加的1/ε倍。
此处ε为电介质的相对介电常数。
电位移矢量 D=εE，起始于正电荷，终止于负电荷，不受极化电荷影响。
电磁场与微波技术 信息与信号处理
电磁场与微波技术信息与信号处理电磁场与微波技术是现代通信领域中不可或缺的重要组成部分，它们在信息与信号处理方面发挥着关键作用。
本文将从电磁场的基本概念、微波技术的应用以及信息与信号处理的相关内容展开阐述。
电磁场是由电荷运动产生的一种物质存在形式。
电磁场具有电场和磁场两个基本特性，它们是相互关联、相互作用的。
电场是由电荷所产生的力场，它与电荷的大小和位置有关；而磁场则是由电流所产生的磁力场，它与电流的大小和方向有关。
电磁场的传播速度是光速，它可以在空间中以波的形式传播，形成电磁波。
电磁波的频率范围很广，其中微波是指频率范围在300MHz至300GHz之间的电磁波。
微波技术是利用微波的特性进行通信和信号处理的一种技术手段。
微波具有高频率、高带宽、较小的衰减等特点，因此在通信领域中得到广泛应用。
微波通信系统包括发射端和接收端两个部分。
发射端通过微波发射器将信息转换成微波信号并发送出去；接收端通过微波接收器接收到微波信号，并将其转换成原始信息。
微波通信系统在军事、航空航天、广播电视等领域都有重要应用。
在信息与信号处理方面，电磁场与微波技术发挥着重要作用。
信息处理是指将原始的信息经过编码、传输、存储等一系列过程处理成可用的形式。
信号处理是指对信号进行采样、滤波、调制、解调等操作，以提取出所需的信息。
电磁场与微波技术在信息与信号处理中起到了传输、调制解调、滤波等关键作用。
在通信中，电磁场与微波技术被广泛应用于无线通信系统。
无线通信系统利用电磁波传输信号，包括无线电、卫星通信、移动通信等。
在这些系统中，电磁场与微波技术负责信号的传输、调制解调、滤波等过程，保证信号的可靠传输和高质量的接收。
此外，电磁场与微波技术还被应用于雷达系统、无线电频谱分析等领域，发挥着重要作用。
电磁场与微波技术还在医学影像、遥感、雷达测距等领域有广泛应用。
在医学影像中，微波技术可以用于乳腺癌、脑卒中等疾病的检测和诊断；在遥感中，微波技术可以用于地表覆盖的监测和测量；在雷达测距中，微波技术可以用于测距、测速等应用。
电磁场与微波技术
广播 1906年，美国费森登用50千赫频率发电 机作发射机，用微音器接入天线实现调制，使 大西洋航船上的报务员听到了他从波士顿播出 的音乐。1919年，第一个定时播发 语言和音 乐的无线电广播电台在英国建成。次年 ，在美 国的匹兹堡城又建成一座无线电广播电台。
电视 1884年，德国尼普科夫提出机械扫描电 视的设想，1927年，英国贝尔德成功地用电 话线路把图像从伦敦传至大西 洋中的船上。兹 沃霄金在1923和1924年相继发明了摄像管和 显像管。1931年，他组装成世界上第一个全 电子电视系统。
2 绪论
电磁场与电磁波
➢ 是通信专业本科学生必须具备的知识结构的重要组成部分之 一。通过本课程的学习，使学生掌握电磁场的基本规律，深 刻理解麦克斯韦方程组和电磁场、电磁波的性质；熟悉一些 重要的电磁场问题的数学模型（如波动方程、拉氏方程等） 的建立过程以及分析方法；培养学生正确的思维方法和分析 问题的能力，使学生对"场"与"路"这两种既密切相关又相距 甚远的理论有深刻的认识，并学会用"场"的观点去观察、分 析和计算一些简单、典型的场的问题；为从事微波、天线、 电子技术、通信和电磁兼容等领域的研究及解决实际问题打 下必要的基础
6 绪论
2．电磁场理论的建立
18世纪末期，德国哲学家谢林认为，宇宙是 有活力的，而不是僵死的。他认为电就是宇 宙的活力，是宇宙的灵魂；电、磁、光、热 是相互联系的。 奥斯特是谢林的信徒，他从1807年开始研究 电磁之间的关系。1820年，他发现电流以力 作用于磁针。
7 绪论
安培发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通 过电流的导线的垂直线方向相互垂直，并定量建立 了若干数学公式。 法拉第在谢林的影响下，相信电、磁、光、热是相 互联系的。奥斯特1820年发现电流以力作用于磁针 后，法拉第敏锐地意识到，电可以对磁产生作用， 磁也一定能够对电产生影响。1821年他开始探索磁 生电的实验。1831年他发现，当磁捧插入导体线圈 时；导线圈中就产生电流。这表明，电与磁之间存 在着密切的联系。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场是指存在于空间中的电荷或电流所产生的物理场。
它是一个基本的物理概念，在生活中随处可见。
电磁场与微波技术的研究和应用，已经在科学和工业领域取得了重要的进展。
这篇文章将介绍电磁场和微波技术的基本概念、应用和未来发展趋势。
一、电磁场的基本概念电磁场最基本的特征是电场和磁场。
电场是指电荷对周围带电或未带电粒子所产生的力的作用。
与之相对的是磁场，它是由电荷所产生的电流产生的力所形成的，用特定的单位表示为韦伯(Wb)。
电磁场的强度和方向是由电荷密度和电流决定的。
电荷密度是指在某一区域单位体积内的电荷数量，通常用库仑/立方米(C/m³)表示。
电流是指单位时间内通过一个导体横截面的电量，通常用安培(A)表示。
电磁场还有一个重要的特征是其频率和波长。
频率是指电磁波每秒钟震荡的次数，用赫兹(Hz)表示。
波长是指电磁波一个震荡周期所覆盖的距离，用米(m)表示。
二、微波技术的基本概念微波技术是指运用微波频段(300MHz-300GHz)的电磁波进行信息传输、测量、加热等方面的技术。
微波技术具有传输速度高、信号质量好、噪声小等优点，因此在通信、雷达、天文学、生命科学等领域得到了广泛应用。
微波技术主要是由微波器件和微波传输系统构成的。
微波器件包括发射器、接收器、功率放大器、射频滤波器、振荡器等。
微波传输系统包括微波波导、微波传输线和微波天线等。
微波技术通过这些器件和传输系统实现了微波信号的调制、放大、传输和接收等功能。
三、电磁场和微波技术的应用1. 通信通信是电磁场和微波技术的重要应用领域之一。
无线通信的基本原理就是利用电磁波进行信息传输。
无线通信技术已经在移动通信、卫星通信、广播电视等方面得到了广泛应用。
2. 雷达雷达是指利用电磁波进行物体探测和测量的技术。
它广泛应用于军事、民用、科学研究等领域。
雷达技术已经变得越来越先进，可以探测到更小的物体，监测更广泛的区域，因此在海上、空中、陆地各种环境下都有广泛的应用。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场与微波技术引言电磁场和微波技术是现代科学与技术领域中重要的研究方向。
电磁场是由电磁波构成的物理现象，其在无线通信、电磁隔离、能量传输等方面具有广泛应用。
微波技术作为电磁波的一种，其频率范围在0.3 GHz到300 GHz之间，被广泛应用于通信、雷达、医疗、材料处理等领域。
本文将探讨电磁场的基本概念、特性以及微波技术在不同领域中的应用。
第一部分电磁场的基本概念与特性1. 电磁场的概念电磁场，顾名思义，是由电场和磁场组成的物理现象。
电场是由电荷引起的一种物理现象，磁场则是由电流引起的物理现象。
当电流变化时，会产生磁场。
电磁场可以通过电磁波的方式传播，包括无线电波、微波、可见光等。
2. 电磁场的特性电磁场具有许多特性，包括电磁波的强度、频率、相位等。
电磁波的强度代表了电磁辐射的能量大小，频率代表了电磁波的振动次数，相位则表示了电磁波在空间中的相对位置。
此外，电磁波还具有传导性、辐射性以及相对论效应等特性。
第二部分微波技术的应用领域1. 通信领域微波技术在通信领域中有着重要应用，尤其是无线通信和卫星通信。
无线通信利用微波进行信号传输，实现了人与人之间的远程通信，比如手机通话、无线网络等。
卫星通信则利用微波将信号从地面传输到卫星，再由卫星传输到其他地方，实现了全球通信的覆盖。
2. 医疗领域微波技术在医疗领域中也有广泛应用。
微波能够穿透物体，因此可以用于医学影像学中的透视、断层扫描等技术。
此外，微波技术还可以用于治疗，比如微波物理疗法、微波治疗仪等，可以用于疼痛治疗、肿瘤治疗等。
3. 雷达技术雷达技术是微波技术的重要应用之一。
雷达是利用微波进行距离测量和目标探测的装置。
它通过向目标发射微波信号，并接收其反射信号来实现目标的探测和定位。
雷达在军事、民航、气象等领域中起着重要作用，比如飞机导航、天气预报等。
4. 材料处理微波技术还可以用于材料处理，包括物体加热、干燥、焙烧等。
微波加热可以快速、均匀地加热物体，用于食品加热、橡胶硫化等。
考研专业介绍：电磁场与微波技术
非统考专业介绍：电磁场与微波技术一、专业介绍电磁场与微波技术隶属于电子科学与技术一级学科。
1、研究方向目前，各大院校与电磁场与微波技术专业相关的研究方向都略有不同的侧重点。
以西安电子科技大学为例，该专业研究方向有：01电磁兼容、电磁逆问题、计算微波与计算电磁学04计算电磁学、智能天线、射频识别07宽带天线、电磁散射与隐身技术08卫星通信、无线通信、智能天线、信号处理09天线理论与工程及测量、新型天线10电磁散射与微波成像11天线CAD、工程与测量13移动卫星通信天线14天线理论与工程16电磁散射与隐身技术17电磁兼容、微波测量、信号完整性分析20移动通信中的相控阵、共形相控阵天线技术21计算微波与计算电磁学、微波通信、天线工程、电磁兼容22电阻抗成像、电磁兼容、非线性电磁学23天线工程与CAD、微波射频识别技术、微波电路与器件24电磁场、微波技术与天线电磁兼容25天线测量技术与伺服控制26天线理论与工程技术27天线近远场测试技术及应用、无线网络通讯技术28天线工程及数值计算29微波电路与微波工程30近场辐射及散射测量理论与技术31微波系统和器件设计、电磁场数值计算32电磁新材料、计算电磁学、电磁兼容33计算电磁学、电磁兼容、人工合成新材料34计算电磁学35电磁隐身技术、天线理论与工程36宽带小型化天线及电磁场数值计算37射频识别、多天线技术38天线和微波器件的宽带设计、小型化设计2、培养目标本专业培养德、智、体全面发展，在电磁信号（高频、微波、光波等）的产生、交换、发射、传输、传播、散射及接收等有关的理论与技术和信息（图像、语音、数据等）的获取、处理及传输的理论与技术两大方面具有坚实的理论基础和实验技能，了解本学科发展前沿和动态，具有独立开展本学科科学研究工作能力的高层次人才。
3、专业特色电磁场与微波技术是一门以电磁场理论、光导波理论、光器件物理及微波电路理论为基础，并和通信系统、微电子系统、计算机系统等实际相结合的学科。
电磁场与微波技术2篇
电磁场与微波技术电磁场与微波技术（第一篇）导引电磁场是物理学中一个重要的概念，它在我们日常生活中扮演着重要的角色。
微波技术作为一种应用电磁场的技术，也在现代社会中得到广泛应用和发展。
本文将探讨电磁场的基本概念、性质以及微波技术的原理、应用和发展趋势。
电磁场的基本概念与性质电磁场是一种具有电场和磁场相互耦合而成的物理场。
电场是由电荷构成的粒子在空间中产生的力场，具有电荷之间相互作用的性质。
磁场则是由电流在空间中产生的力场，具有磁性物质与外磁场相互作用的性质。
电磁场具有许多基本性质。
首先，电磁场具有连续性。
在空间中任何一点，电磁场的数值和方向都是连续变化的，不存在突变。
其次，电磁场具有叠加性。
即多个电荷或电流所产生的电磁场可以叠加在一起，形成一个合成的电磁场。
此外，电磁场的传播速度是有限的，即光速。
根据麦克斯韦方程组的推导，电磁波在真空中传播的速度为光速，约为每秒300000公里。
微波技术的原理与应用微波技术是一种应用电磁场的技术，其原理基于电磁波的特性和传播规律。
微波指的是频率介于300MHz至300GHz之间的电磁波，其具有波长短、穿透力强等特点。
微波技术具有广泛的应用。
首先，微波技术在通信领域中有重要的应用。
无线电通信、卫星通信等都离不开微波技术的支持。
其次，微波技术在雷达和无线电导航系统中也有广泛应用。
雷达通过发送和接收微波信号来测量目标的距离和速度，实现目标探测和定位。
此外，微波技术还应用于微波炉、无线电频率识别等领域。
微波技术的发展趋势随着科技的进步和需求的不断增长，微波技术正在不断发展和创新。
未来，微波技术将朝着以下几个方向发展。
首先，微波技术的频率范围将进一步扩展。
随着物联网和5G通信的兴起，对更高频率的微波技术需求增加。
因此，微波技术将向毫米波甚至太赫兹波段发展，以满足更高速率、更大容量的通信需求。
其次，微波技术将越来越多地与其他技术结合。
例如，微波与纳米技术的结合，可以实现更小尺寸、更高性能的微波器件。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场及其在微波技术中的应用引言：电磁场是现代科学研究中不可或缺的重要概念之一。
它不仅在基础物理学中有着重要地位，而且在应用技术领域中也发挥着巨大的作用。
微波技术作为其中的一个分支，基于电磁场的特性，广泛应用于通信、雷达、无线能量传输和生物医学等领域。
本文将重点讨论电磁场与微波技术的关系和在实际应用中的具体应用场景。
电磁场的基本概念：电磁场是由电磁场源产生的一种物理现象。
它是由电场和磁场组成的，并在空间中以波的形式传播。
电磁场的特性由麦克斯韦方程组描述，包括电场和磁场的分布与变化规律。
电场与磁场相互耦合，通过相互作用产生电磁波，进而实现信息的传输和能量的传导。
微波技术的基本原理：微波技术是一种利用微波电磁场进行信息传输和信号处理的技术。
微波波段一般指频率在300MHz到300GHz之间的电磁波。
与其他频段相比，微波波段具有传输损耗小、传输带宽大等优点，因此在通信和雷达领域得到广泛应用。
微波技术的基本原理是利用微波波段的高频电磁场特性，通过天线的辐射和接收实现信号的传输与处理。
微波通信技术：微波通信技术是微波技术的一个重要应用领域。
通过利用微波频段的高频特性，可以实现长距离、高质量的通信。
微波通信系统由发送端和接收端组成，通过天线发射和接收微波信号。
微波通信可以分为点对点通信和广播通信两种模式，广泛应用于卫星通信、移动通信和无线电广播等领域。
微波雷达技术：微波雷达技术是利用微波频段的高频特性实现目标探测与跟踪的一种技术。
微波雷达可以通过发射接收微波信号，利用目标散射和干涉原理实现对目标的定位和距离测量。
微波雷达的应用领域广泛，包括航空、军事、气象等领域。
它可以实现对目标的精确探测和跟踪，为人们提供重要的信息支持。
无线能量传输技术：无线能量传输技术是利用微波电磁场将能量传输到远距离的一种技术。
通过发射端产生微波信号，并通过电磁波传输将能量传递到接收端，实现无线能量传输。
该技术在无线充电、无线电源等方面有着广泛的应用前景。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场与微波技术是现代科技领域中的重要研究方向。
电磁场，作为一种能量传播媒介，广泛应用于通信、能源、医疗等各个领域。
微波技术则是利用电磁波的特性进行信息传输和无线通信的科学和技术。
电磁场作为一种物理现象，是指空间中由电荷或电流产生的电、磁相互作用力。
常见的电磁场包括静电场、静磁场和交变电磁场。
静电场由电荷引起，静磁场由电流引起，而交变电磁场则由交变电荷或电流引起。
电磁场的研究对于电磁学的发展具有重要的意义。
通过对电磁场的研究，我们可以深入理解电磁波的传播特性，为通信、雷达等技术的发展提供基础。
微波技术是利用微波频段的电磁波进行信息传输和无线通信的技术。
微波频段位于无线电波和红外线之间，具有较高的频率和较短的波长。
微波技术主要包括微波电子学、微波通信、微波光子学等方面。
微波技术在通信领域中有着广泛的应用。
通过利用微波频段的电磁波进行信号传输，可以实现高速、高容量的数据传输。
微波通信技术在无线网络、移动通信、卫星通信等领域中都有重要的应用。
微波技术在雷达领域也有着重要的应用。
雷达是一种利用电磁波进行目标探测和测距的技术，而微波频段的电磁波是雷达系统常用的工作频段。
通过利用微波频段的电磁波进行雷达扫描，可以实现高精度的目标探测和跟踪。
此外，微波技术还有广泛的应用于医学领域。
微波医学诊断技术是一种利用微波频段的电磁波进行疾病诊断和治疗的技术。
通过测量微波信号在人体组织中的传播特性，可以获取人体内部的结构和组织信息，实现无创、无痛的疾病诊断。
总之，电磁场与微波技术作为现代科技的重要研究方向，具有广泛的应用前景。
通过深入研究电磁场的基本定律和微波技术的原理，可以推动通信、雷达、医学等领域的发展，为人类社会的进步做出贡献。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术电磁场与微波技术1. 引言电磁场是一个包含电场和磁场的物理场，广泛应用于科学、工程和日常生活中。
微波技术是一种利用电磁波传输能量和信息的技术，具有广泛的应用领域。
本文将探讨电磁场与微波技术的基本原理、应用以及对于社会发展的影响。
2. 电磁场基本原理电磁场是由电场和磁场相互作用形成的。
电场是由带电粒子产生的，而磁场则是由电流或者磁铁产生的。
电磁场在空间中以电磁波的形式传播，具有粒子和波动性质。
3. 微波技术原理微波是一种波长较短、频率较高的电磁波。
微波技术利用微波的特性，通过天线将电能转化为电磁能，并进行传输。
微波技术可以应用于通信、雷达、热处理、无线电焊接等领域。
4. 电磁场与微波技术的应用4.1 通信领域微波技术在通信领域中起到了至关重要的作用。
无线通信、卫星通信、移动通信等都利用了微波技术传输信息。
微波通信可以实现远距离高速传输，极大地方便了人们的日常生活。
4.2 雷达技术雷达是利用电磁波传播的特性，通过接收和发送信号来测量和探测目标物体的位置、速度和方向。
雷达技术广泛应用于导航、遥感、气象预报等领域。
借助微波技术，雷达技术不仅可以探测大气层的异常变化，还能在航空、航海等领域，提供精确的目标检测和定位。
4.3 热处理技术微波热处理技术利用微波的加热效果，可以快速、均匀地加热材料。
这种技术被广泛应用于食品加热、胶粘剂固化、陶瓷制品烧结等领域。
与传统的加热方式相比，微波热处理技术具有更高的效率和更短的处理时间。
5. 电磁场与微波技术对社会发展的影响电磁场与微波技术的应用已经深入到我们的生活中，改变了我们的生产和生活方式。
通信技术的发展使得人与人之间的沟通更加方便和快捷，推动了经济和社会的发展。
雷达技术的发展提高了目标检测和定位的准确性，广泛应用于军事、民用航空等领域，提高了安全性和效率。
微波热处理技术的应用使得加热过程更加高效和节能，促进了制造业的发展。
6. 结论电磁场与微波技术是现代科学和技术的重要组成部分。
电磁场与微波技术3篇
电磁场与微波技术第一篇：电磁场概述电磁场是指由电荷或电流产生的在空间中存在的物理场，也是一种能量形式。
电磁场是三维空间中的矢量场，其中包括电场和磁场两个部分。
电场是指在电荷周围存在的一种力场，具有方向和大小。
电场的强度取决于电荷的大小和距离关系。
在电场中，电荷之间互相作用，这种作用力是通过电场传递的。
磁场是由电流产生的一种力场，也具有方向和大小。
当电流流过导体时，磁场也会随之而产生。
磁场的强度取决于电流的大小和距离关系。
在磁场中，电流上的电子会受到磁场的力的作用，导致其运动路径发生曲线运动。
电磁场广泛应用于电磁波通信、雷达探测、电磁辐射治疗等领域。
电磁场还可以分析复杂的电磁问题和设计电子元器件等。
电磁场的形式化描述是由麦克斯韦方程组组成的。
麦克斯韦方程组由四个方程式组成，涵盖了电场和磁场的所有基本规律和相互关系。
总之，电磁场在现代物理中有着重要的应用和研究价值，对于电子技术和通信技术的发展起到了重要的推动作用。
第二篇：微波技术概述微波是指一种电磁波，波长在1毫米到1米之间，频率在300兆赫到300吉赫之间。
微波技术是指利用微波进行通信、雷达探测、天线设计、微波加热等方面的技术手段。
微波技术的优点包括传输速度快、带宽大、穿透力强、信息保密性和可靠性高等。
常见的微波应用包括移动通信、卫星通信、无线局域网、雷达探测、天线设计和微波加热等领域。
微波技术应用广泛，例如在通信领域，通过无线终端通过微波信号与基站相连完成通信连接，从而实现了无线通信。
在雷达探测领域，利用微波信号进行距离测量，在航空、军事、气象等领域用于观测地球和增强安全。
微波技术的研究不断发展，利用微波进行数据通信和传输的技术变得越来越重要。
下一代移动通信和无线网络也在使用微波技术进行传输，这也将进一步推动微波技术的发展。
总之，微波技术是一种应用广泛的技术手段，对于电子通信、雷达探测、医疗和生产技术等领域有着举足轻重的作用。
未来的研究和发展将在微波技术的应用和底层研究方面继续取得进展。
应用电子技术导论 第12讲 电磁场与微波技术
2. 电波和磁波的互生规律
• 电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁 电磁波是电磁场的一种运动形态。 可说是一体两面， 可说是一体两面，变化的电场会产生磁场 变化的磁场则会产生电场。 ，变化的磁场则会产生电场。变化的电场 和变化的磁场构成了一个不可分离的统一 的场，这就是电磁场， 的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在 空间的传播形成了电磁波， 空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就 如同微风轻拂水面产生水波一般， 如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被 称为电磁波，也常简称为电波。 称为电磁波，也常简称为电波
一个问题？
• 纵观微波的波段范围不足一米 （0.1mm~~1m）,为什么要把 这个不足一米 为什么要把 的波段的无线电波专门加以研究， 的波段的无线电波专门加以研究，而又形 成一个独立学科呢？ 成一个独立学科呢？ 要回答这个问题，就需要研究微波的特点。 要回答这个问题，就需要研究微波的特点。
2）、微波的特点 ）、微波的特点 ）、
4）、两点提醒 ）、两点提醒 ）、
• （1）长期接受电磁辐射会造成人体免疫力下 ） 新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、 降、新陈代谢紊乱、记忆力减退、提前衰老、 心率失常、视力下降、血压异常、 心率失常、视力下降、血压异常、皮肤产生斑 粗糙，甚至导致各类癌症等； 痘、粗糙，甚至导致各类癌症等；男女生殖能 力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症。 力下降、妇女易患月经紊乱、流产、畸胎等症。 • （2）慎用微波炉、电热毯：现在人们使用的 慎用微波炉、 慎用微波炉 电热毯： 绝大多数微波炉和电热毯电磁波的辐射强度超 过安全值20～ 过安全值 ～100倍，对人体健康的伤害极为 倍 严重。 严重。
5）.电磁波的类型 ） 电磁波的类型
• （1）横电磁波（TEM波即 波即Ez=0;Hz=0）； ）横电磁波（ 波即 ）； • （2）横电波（TE波即 波即Ez=0; Hz≠0）； ）横电波（ 波即 ）； • （ 3）横磁波（TM波即 ≠0 ； Hz =0）。 ）横磁波（ 波即Ez 波即 ）。
电气工程三级学科
电气工程三级学科电气工程是一门关于电力、电子和电磁领域的工程学科。
电气工程三级学科包括电磁场与微波技术、电力电子与电力传动、控制科学与工程、电机与电器、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化、供用电系统及其自动化等七个方向。
下面对这七个方向进行详细介绍。
一、电磁场与微波技术电磁场与微波技术是电气工程中的一个重要方向。
它主要研究电磁场与微波的产生、传输、控制及应用技术。
具体来讲，它包括微波技术、雷达技术、天线技术、电磁兼容技术、无线电通信技术等等。
它被广泛应用于通讯系统、雷达系统、遥感技术、太阳能技术等领域。
二、电力电子与电力传动电力电子与电力传动主要研究电力的转换、调节和控制技术。
它包括电力电子变换器、电机调速技术、电力调控系统等内容。
电力电子技术在现代工业生产中得到广泛应用，例如变频调速器、UPS电源、逆变器等新型设备都是由电力电子技术驱动的。
电力传动是电力电子技术的重要应用领域之一，它在机械、冶金、航空航天等领域中都有广泛的应用。
三、控制科学与工程控制科学与工程是研究控制系统的建模、分析、设计及其应用技术的学科。
它具有广泛的应用领域，如机械控制系统、化工生产自动化控制系统、空调自动控制系统、建筑物自动化系统、交通运输控制系统、信息处理系统等。
其发展需要融合多学科知识，包括数学、物理、计算机科学等。
四、电机与电器电机与电器是电气工程中的传统学科，主要研究电动机和各种电器设备的设计、制造和应用。
电机和电器在现代工业制造和生活中都有广泛的应用，如电动机在机床、电气拖动设备、电梯、风力发电、水力发电等方面都得到了广泛应用，而家用电器如电视机、电冰箱、洗衣机、空调等也是现代人生活中必不可少的。
五、高电压与绝缘技术高电压与绝缘技术是研究电子电气设备中的高电势、高电能、强电场下的物理特性及其相应的绝缘技术的学科。
它主要研究高压绝缘技术、电气特性、电容、电荷效应、电晕放电、闪络等内容。
高电压与绝缘技术在许多领域得到了广泛应用，如空气净化、油田开采、电缆制造、绝缘材料开发等。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术080904（一级学科：电子科学与技术）本学科是电子科学与技术一级学科下属的二级学科，是1990年由国务院学位办批准的博士学位授予点，同时承担接收博士后研究人员的任务，2003年被批准为国防科工委委级重点学科点。
本学科专业内容涉及电磁场理论、微波毫米波技术及其应用，主要领域包括电磁波的产生、传播、辐射、散射的理论和技术，微波和毫米波电路系统的理论、分析、仿真、设计及应用，以及环境电磁学、光电子学、电磁兼容等交叉学科内容。
多年来在多种军事和国民经济应用的推动下，本学科在天线理论与技术、电磁散射与逆散射、电磁隐身技术、微波毫米波理论与技术、光电子技术、电磁兼容、计算电磁学与电磁仿真技术、微波毫米波系统工程与集成应用等方面的研究形成了鲜明的特色，取得了显著成果。
其主要研究方向有：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。
一、培养目标掌握坚实的电磁场与微波技术以及相应学科的基础理论，具有系统的专门知识，熟练应用计算机，掌握相应的实验技术，掌握一门外国语，学风端正，具备独立从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力，能胜任科研、生产单位和高等院校的研究、开发、教学或管理等工作。
电磁场与微波技术
微波滤波器
低通微波滤波器
用于抑制高频噪声和干扰，提高信号 纯度。
高通微波滤波器
用于提取高频信号成分，进行信号分 离和筛选。
带通微波滤波器
用于选择特定频段的信号，实现信号 的选择性传输。
陷波微波滤波器
用于抑制特定频段的干扰信号，提高 通信系统的抗干扰能力。
微波天线
抛物面天线
喇叭天线
利用抛物面反射聚焦原理，实现定向发射 和接收。
电磁场的基本定律
总结词
介绍电磁场的基本定律，包括高斯定律、法拉第的闭合性质，法拉第定律揭 示了磁场的变化可以产生电场，安培-麦克斯韦方程则综合了 电场和磁场的规律，描述了电磁波的传播和相互作用。
电磁场的分类
总结词
根据不同的分类标准，对电磁场进行分类，如自然界的电磁场、人工产生的电磁 场等。
详细描述
自然界的电磁场包括地球磁场、太阳辐射等；人工产生的电磁场包括无线电波、 微波、红外线、紫外线等。这些电磁波在通信、雷达、导航、医疗等领域有着广 泛的应用。
02
微波技术概述
微波的定义与特性
微波是指频率在300MHz至 300GHz之间的电磁波，具有波 长短、频率高、穿透性强等特点。
微波的传播速度与光速相同，约 为3×10^8米/秒，在真空中传
气象观测
雷达发射的电磁波能够穿透云层， 通过反射和散射现象探测降水、风 速、风向等气象信息。
军事侦察
雷达系统在军事领域广泛应用于侦 察、目标识别和导弹制导等方面。
卫星通信
全球覆盖
卫星通信利用地球同步轨道卫星实现全球覆盖，提供语音、数据 和视频通信服务。
高速传输
卫星通信能够实现高速数据传输，满足远程教育和医疗等领域的通 信需求。
电磁场与微波技术第一章
t t0时刻, 令f ( p, t0 ) f (u1 , u2 , u3 , t0 ) f 0
f0为常量，给f 一个微小增量df ,
面S
, u2 , u3 , t0 ) f 0 df f ( p, t0 ) f (u1
（3）方向导数最大值及对应方向； （4） 方向导数最小值及对应方向。
2 2 ˆ ˆ ˆz 在空间点 例3.求矢量场F x 4 x y 2 xy z p（ , , z） p(2 2 ,
4
,3)处的散度。
r ˆ ˆA r , 试求在球体V：r a,0 , 例3. 已知A 2 r r 0 2 , 及其界面r a,0 ,0 2上验证 高斯定理。
t0），场值相等的点的集合称
导体等势面
为等值面。
温度场： 等温面
热源
2.由于空间任意点与场值是一一对应关系，故标量场的函
数是单值函数，各等值面是互不相交的。
3. 标量函数f(u1 ,u 2 ,u 3 ,t), 等值面方程为： f(u1 ,u 2 ,u 3 ,t0 ) f 0 ( f 0 为常量)。
, t0 ) f ( p1 , t0 ) df f ( p1
f (u1 du1 , u2 du2 , u3 du3 , t0 ) f (u1 , u2 , u3 , t0 )
3 f f f f du1 du2 du3 dui u1 u2 u3 i 1 ui
3 广义坐标系中，任意方向线元 dl u ˆi hi dui
3 f 3 1 f df dui u ˆi hi dui ˆi u i 1 i 1 hi ui i 1 ui
电磁场与微波技术名词解释
1. 电场：任何电荷在其所处的空间中激发出对置于其中别的电荷有作用力的物质。
2. 磁场：任一电流元在其周围空间激发出对另一电流元（或磁铁）具有力作用的物质。
3. 标量场：物理量是标量的场成为标量场。
4. 矢量场：物理量是矢量的场成为矢量场。
5. 静态场：场中各点对应的物理量不随时间变化的场。
6. 有源场：若矢量线为有起点，有终点的曲线，则矢量场称为有源场。
7. 通量源：发出矢量线的点和吸收矢量线的点分别称为正源和负源，统称为通量源。
8. 有旋场：若矢量线是无头无尾的闭曲线并形成旋涡，则矢量场称为有旋场。
9. 方向导数：是函数u （M ）在点 M0 处沿 l 方向对距离的变化率。
10. 梯度：在标量场 u (M ) 中的一点 M 处，其方向为函数 u (M )在M 点处变化率最大的方向，其模又恰好等于此最大变化率的矢量 G ，称为标量场 u (M ) 在点 M 处的梯度，记作 grad u (M )。
11. 通量：矢量A 沿某一有向曲面S 的面积分为A 通过S 的通量。
12. 环量：矢量场 A 沿有向闭曲线 L 的线积分称为矢量 A 沿有向闭曲线 L 的环量。
13. 亥姆霍兹定理：对于边界面为S 的有限区域V 内任何一个单值、导数连续有界的矢量场，若给定其散度和旋度，则该矢量场就被确定，最多只相差一个常矢量；若同时还给出该矢量场的边值条件，则这个矢量场就被唯一确定。
（前半部分又称唯一性定理） 14. 电荷体密度： ，即某点处单位体积中的电量。
15. 传导电流：带电粒子在中性煤质中定向运动形成的电流。
16. 运流电流：带电煤质本身定向运动形成形成的电流。
17. 位移电流：变化的电位移矢量产生的等效电流。
18. 电流密度矢量（体（面）电流密度）：垂直于电流方向的单位面积（长度）上的电流。
19. 静电场：电量不随时间变化的，静止不动的电荷在周围空间产生的电场。
20. 电偶极子：有两个相距很近的等值异号点电荷组成的系统。
电磁场与微波技术
电磁场与微波技术
Electromagnetic field and Microwave Technology 王玲桃
教五楼-D204, 王玲桃 第三讲 201151971397,15911026303 年9月8日 山西大学工程学院 电子信息工程系
1.3 场论基础
一、散度定理
P2
∫ F • dS = ∫ (∇ • F )dV
dφ ∂B = −∫ • dS dt S ∂t
∫ E • dl = −∫
l
∂B • dS ∂t S
电磁感应定律的积分形式，也是麦克斯韦第二方程(积分形式)。
1.4 电磁场的基本规律-麦克斯韦方程组
应用斯托克斯定理
P11
∫ E • dl = ∫ ( ∇ × E ) • dS
l S
∂B E • dl = − ∫ • dS ∫ ∂t l S
S V
3．媒质的构成方程（本构关系）
D =ε E
H=
B
μ
J =γ E
1.4 电磁场的基本规律-麦克斯韦方程组
以上即为麦克斯韦所总结的微分形式（包括三个 媒质特性方程）与积分形式（包括三个媒质特性方程）的 电磁场方程组，又称为电磁场的完整方程组。其所以称为 “完整”方程组，是因为方程组全面地描述了作为统一的 电磁场的两个方面——电场与磁场的相互关系，以及电场 、磁场本身所具有的规律，和电场、磁场与其所处空间的 媒质的关系。具体地说，第一和第二方程则描述了电场与 磁场相互依存、相互制约并且相互转化；第三方程表明， 磁场为无散度场，即磁场不可能由单极磁荷所激发；第四 方程表明，电场是有散度场，即电场可以由点源电荷所激 发。
P21
1.4 电磁场的基本规律-麦克斯韦方程组
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电磁场与微波技术（080904）
(Electromagnetic Field and Microwave Technology)
学科门类：工学（08）一级学科：电子科学与技术（0809）
一、培养要求
培养掌握电子科学和技术宽广基本理论和系统专门知识，具有从事科学研究、教学工作或独立担负本专业技术工作能力，深入了解国内外电磁场与微波技术领域新技术和发展动向，能结合与本学科有关的实际问题进行有创新的研究高级专门人才。
学位获得者应坚持四项基本原则、热爱祖国、品行端正，具备本学科的科学文化素养和科学研究能力，具备灵活应用所学知识进行分析问题和解决问题的能力，具有从事创新研究的能力。
能熟练的运用计算机，掌握一到二门外国语，能熟练阅读本专业外文资料，具有一定的写作能力，毕业后可在高等学校、研究院（所），企业或政府部门从事教学、科研、技术创新和管理工作。
二、主要研究方向
1、电路与系统仿真（Circuit and System Simulation）
2、专用集成电路设计（ASIC Design）
3、信号检测与估计（Signal Detection and Estimation）
4、探测与对抗技术（Detection and Countermeasure Technology）
三、学分要求
课程总学分为31学分，其中学位课程为18学分，非学位课程为10学分，教学环节3学分。
四、课程设置
电磁场与微波技术学科硕士研究生课程设置。