能量在介质材料和磁性材料中的传播: 理论说明、定义及计算能量在介质材料和磁性材料中的传播: 理论说明、定义及计算 下列理论说明主要以 Stratton 编著的《电磁理论》(McGraw Hill 图书公司出版)和 Von Hippel 编著的《介质材料与应用》(M. I. T. & John Wiley & Sons 科技出版社出版)的理论为基础。 这里给出的公式和讨论旨在方便设计人员规划使用介质材料。这里只是选择性地给出了最实用的公式,并且尝试做了一定的简化处理。另外,多数公式的使用要求具备一定的复数运算能力。(爱默生康明公司可以提供大部分常用电材料的介电数据图表。) 值得提示的是,这里给出的公式非常适合于: 1. 自由空间中的平板材料, 2. 可以完全填满同轴传输线截面的调配柱,以及 3. 可以完全填满工作于TE 10 模式的矩形波导截面的矩形固体。 定义 复介电常数 其中 K 为相对电容率 的实部, 为介质损耗正切。 复相对导磁率 其中K m 为相对导磁率 的实部, 为磁损耗正切。 d = 自由空间平板材料的厚度或调配柱顺着传输线(无论是同轴线还是波导)方向的长度。 l 0 为自由空间波长。 θ为入射角,即与自由空间平板碰撞的信号传播方向和自由空间平板法线的夹角;对于同轴线, θ 总为零;对于 TE 10 模波导, 其中 为波导波长,表示为 其中 a 为波导的宽边。 材料的固有阻抗 = 相对阻抗的幅值或者相对阻抗的绝对值 = = 用 dB/cm 表示的衰减 下列用材料介电特性和磁特性表示的方程可用来计算任何材料的衰减常数: 衰减常数 = 其中λ 0 = 自由空间波长(单位: cm ) 查表或利用方程计算得到的衰减值必须按照以下实例进行解释。假设有损材料调配柱完全填满同轴传输线截面。能量一旦进入有损材料并在填充有材料的截面内传播时,将以给定的速度衰减。查表或计算得到的速度不包括传输线交界面处有损材料与其它材料(如空气)的输入或输出界面的反射能量的任何影响。 极化 在给出电磁波的透射和反射公式之前,必须先定义电磁波碰撞平板材料时的两种主要极化方式。一共有垂直极化和平行极化两种极化方式,在公式中分别用下标 ⊥ 和 // 表示。 极化这一术语指的是线性极化波中的电场方向。极化还可表示为由两条直线构成的入射面,其中一条为电磁波所碰撞平板材料的法线,另一条是碰撞电磁波的传播方向。前面定义的入射角 θ 就位于入射平面内。在同轴线中,入射角为零;因此没有极化。