西电—电磁场大作业.pdf
电磁场与电磁波基础大作业电磁场与电磁波基础大作业学院:电子工程学院学号:姓名2016.12一、一、使用任意程序语言（使用任意程序语言（C+C+、MatlabMatlab 和和 FortranFortran 等）画出线极化、圆极化和等）画出线极化、圆极化和椭圆极化平面电磁波图形。椭圆极化平面电磁波图形。1 1、线极化线极化设 Ex 和 Ey 同相，即。为了讨论方便在空间任取一固定点,此式变为：Ex Exmcos(wt 0)Ey Eymcos(wt 0)2222E Ex EyExm Eymcos(wt 0)Emcos(wt 0)合成电磁波的电场强度矢量与x 轴正向的夹角的正切为：EymExtan 常数EyExm源代码：w=10;phi_x=0;phi_y=0;t=0:0.01:5;Exm=5;Eym=5;Ex=Exm*cos(w*t+phi_x);Ey=Eym*cos(w*t+phi_y);E=sqrt(power(Exm,2)+power(Eym,2)*cos(w*t);Ez=E*cos(phi_x)*sin(phi_y);plot3(t,E,Ez);xlabel(时间 t),ylabel(电场强度),zlabel(角度);title(电场线极化);12 2、圆极化圆极化假设均匀平面电磁波沿+Z 方向传播，电场强度矢量 E 频率和传播方向均相同的两个分量Ex和Ey，电场强度矢量的表达式为E E a axEXa ayEy(a axE0 xa ayE0y)e-jkz(a axExmejxa ayEymey)e jkzj(1)电场强度矢量的两个分量的瞬时值为Ex Exmcos(t kzx)Ey Eymcos(t kzy)Exm Eym Em,xy(2)(3)2,z 0,那么式（2）式（3）变为设Ex Emcos(t x)Ey Eycos(t y)2消去 t 得(Ex2Ey2)()1EmEm此方程就是圆方程。电磁波的两正交电场强度分量的合成电场强度矢量E 的模和幅角分别依次为22E Ex2 Ey Em(4)(5)sin(tx)arctan(tx)cos(tx)由式（4）和式（5）可见，电磁波的合成电场强度矢量的大小不随时间变化，而其余x轴正向夹角将随时间变化。因此合成的电场强度矢量的矢端轨迹为圆，故称为圆极化。源代码：w=1.5*pi*(10e+8);z=0:0.05:20;k=120*pi;for t=linspace(0,1*pi*10e-8,200)e1=sqrt(2)*cos(w*t-pi/2*z);e2=sqrt(2)*sin(w*t-pi/2*z);h1=sqrt(2)/k*cos(w*t-pi/2*z);h2=-sqrt(2)/k*sin(w*t-pi/2*z);plot3(e1,e2,z);xlabel(x);ylabel(y);zlabel(z);title(电场强度矢量);end33 3、椭圆极化椭圆极化设Ex和Ey及x和y之间为任意关系。在 z=0 处，消去 t，得：Ey2Ex2ExEy()2cos()()sin2，其中xyExmExmEymEym当xy 2时，图像为作图；当xy 2时源代码：clc;clear;t=0:0.01:4*pi;Exm=2;Eym=4;fi=pi;w=2;fi3=10;fi4=15;Ex2=Exm*cos(w*t+fi3);Ey2=Exm*cos(w*t+fi4);figure(1)subplot(1,2,1)plot(Ex2,Ey2)4title(椭圆极化 1)k=0:pi/20:2*pi;subplot(1,2,2),plot(sin(k),2*cos(k)title(椭圆极化 2)二、使用任意程序语言（二、使用任意程序语言（C+C+、MatlabMatlab 和和 FortranFortran 等）画出线极化平面电磁波垂等）画出线极化平面电磁波垂直入射到理想介质分界面之后，各区域合成电场强度、磁场强度随位置变化的直入射到理想介质分界面之后，各区域合成电场强度、磁场强度随位置变化的图形。图形。理想导体内没有电磁场，故只有入射波和反射波。入射波：Ei axEioe jkzHi ax1Eioe jkz1其中，k w反射波11,111Er axEroe jkzHr ax1Eroe jkz1在分界面两侧，电场强度E 的切向分量连续，即Ero Eio5合成波E1 axEio(e jkzejkz)ax2 jEiosin(kz)H1 ay1Eio(e jkzejkz)ax2 j它们的瞬时值为：入射波Ei(z,t)axEiocos(wt kz)Eiocos(kz)Hi(z,t)ax反射波Er(z,t)axErocos(wt kz)1Eiocos(wt kz)Hr(z,t)ax1Erocos(wt kz)合成波E1(z,t)ReE1ejwt ax2Eiosin(kz)sin(wt)H1(z,t)ReH1ejwt ax2Eiocos(kz)cos(wt)取Eio 2,f=300MHZ,r1,r 4,则 k=4,1 60图中入射波为蓝线，反射波为绿线，合成波为红线源代码：clc;clear;z=0:0.01:0.5;k=4*pi;n=60*pi;wt=0.5*pi;Ei=2*cos(wt-k*z);Hi=(2/n)*cos(wt-k*z);Er=-2*cos(wt+k*z);Hr=(2/n)*cos(wt+k*z);E1=4*sin(k*z)*sin(wt);H1=(4/n)*cos(k*z)*cos(wt);figure(1)subplot(1,2,1),plot(z,Ei,b,z,Er,g,z,E1,r),title(电场图像)subplot(1,2,2),plot(z,Hi,b,z,Hr,g,z,H1,r),title(磁场图像)图像如下：w=06W=0.35W=0.578
