第一篇:工程電磁場的作業(yè)總結(jié)
個人總結(jié)
工程電磁場計算是電氣專業(yè)的公共必修課程,對于我們電氣專業(yè)的研究生而言,其重要意義不言而喻。今年的下學(xué)期在由鄒玲老師教授的這門課程中,通過老師細(xì)心的講解和獨具一格的授課方式,我個人的收獲匪淺并獲得了巨大的理論知識飛躍和能力提升。
首先,我重新梳理了個人對于這門課程的認(rèn)識。以往對于工程電磁場這門課程的理解僅僅局限于在電工理論的小圈子里面,對于電磁場的概念簡單的認(rèn)為是對于電路的一個微觀視角。其中所了解的知識點也不過是靜電場中的庫倫定律、高斯定律已經(jīng)安培環(huán)路定律,以及在高中物理學(xué)中所涉及到的電磁感應(yīng)定律和洛倫茲力。總之以前的認(rèn)識都是一些輔助于電路知識中的如何微觀的算電流、電壓,或者輔助于力學(xué)問題中的如何算受力的應(yīng)用。而在本學(xué)期的課程中,我清醒的認(rèn)識到電磁場不僅僅是用于輔助研究宏觀的電路和力學(xué)問題,而是更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忉屵@些問題。我的理論知識從簡單的靜電場過度到了整個電場強(qiáng)度及分布問題的分析上來。通過數(shù)學(xué)的工具:積分和旋度。我了解到了麥克斯韋方程式,以及歐拉變換。進(jìn)而通過麥克斯韋方程結(jié)合計算機(jī)知識來解決遇到的電場分布的問題。
其次,通過課堂授課和課下作業(yè)報告的方式,我進(jìn)一步了解到了完成一件即使是非常普通的工程中也必不可少的艱辛。在我這一組的自動剖分的作業(yè)中,我擔(dān)任了手算對比的工作,對于個人而言,計算的數(shù)據(jù)雖然不大,但是要計算好每個數(shù)值和順序卻是比較繁瑣的。同樣,我的同組成員中,其中2名同學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)理論的講解,余下4名同學(xué)自己或者通過借鑒或者自創(chuàng)程序來運行完成要求任務(wù),他們的工作量也都非常巨大,充滿挑戰(zhàn)。在上臺演講期間我們多次商定如何安排每一步工作流程,期間合作中每個人的交流能力和協(xié)作水平都有極大的提升。我們作為一個團(tuán)隊,工作中能細(xì)致安排每個人的任務(wù)細(xì)節(jié),流程上能做到銜接得當(dāng)毫無違和感,表達(dá)上能做到通俗易懂,這些都是我們在不斷鍛煉和磨礪中成長的表現(xiàn)。最后,不得不感謝鄒玲老師的悉心教導(dǎo)和其他組同學(xué)的熱心支持,我們在完成任務(wù)期間向各位的問題求教和咨詢中,各位能夠在百忙中抽出空閑對我們進(jìn)行幫忙斧正和指導(dǎo),這就是對我們的最大鼓勵。
第二篇:工程電磁場實驗報告
工程電磁場實驗報告
一.題目
有一極長的方形金屬槽,邊寬1m,除頂蓋電位為100sinπx V外,其他三面的電位均為零,試用差分法求槽內(nèi)電位的分布。
二.原理
如下圖所示,用分別平行于x,y軸的兩組直線把場域D劃分為許多正方形網(wǎng)格,網(wǎng)格線交點稱為節(jié)點,兩相鄰平行網(wǎng)格線間的距離h稱為步距
用表示節(jié)點處電位值,利用二元函數(shù)泰勒公式,與節(jié)點(Xi,Yj)直接相鄰的節(jié)點上的電位表示為
整理可得差分方程
這就是二維拉普拉斯方程的差分格式,它將場域內(nèi)任意一點的位函數(shù)值表示為周圍直接相鄰的四個位函數(shù)值的平均值。這一關(guān)系式對場域內(nèi)的每一節(jié)點都成立,也就是說,對場域的每一個節(jié)點都可以列出一個上式形式的差分方程,所有節(jié)點的差分方程構(gòu)成聯(lián)立差分方程組。
已知的邊界條件經(jīng)離散化后成為邊界點上已知數(shù)值。若場域的邊界正好落在網(wǎng)格點上,則將這些點賦予邊界上的位函數(shù)值。一般情況下,場域的邊界不一定正好落在網(wǎng)格節(jié)點上,最簡單的近似處理就是將最靠近邊界點的節(jié)點作為邊界節(jié)點,并將位函數(shù)的邊界值賦予這些節(jié)點。
如何計算:簡單迭代法
先對靜電場內(nèi)的節(jié)點賦予迭代初值,其上標(biāo)(0)表示初始近似值。然后再按 下面的公式:
進(jìn)行多次迭代(k=0,1,2,3…)。當(dāng)兩次鄰近的迭代值差足夠小時,就認(rèn)為得到了電位函數(shù)的近似數(shù)值解。如何計算:超松弛迭代法
三.編程序 bc=50;%網(wǎng)格數(shù)
u=zeros(bc+1,bc+1);%步長為1/bc %********附初值********* w=0;
for j=1:bc+1;
u(1,j)=100*sin((j-1)*pi/bc);w=w+u(1,j);end for i=2:bc
for j=2:bc u(i,j)=w./bc;
end end
%*************************************************** h=input('please input h(1 for i=2:bc; for j=2:bc;a=u(i,j);b=u(i,j+1);c=u(i+1,j);d=u(i-1,j);e=u(i,j-1);f=(b+c+d+e)/4;u(i,j)=a+h.*(f-a); end end end %***************繪圖******************** x=0:1/bc*1:1;y=0:1/bc*1:1;[x,y]=meshgrid(x,y);mesh(x,y,u)四.結(jié)果 五.實驗體會 這學(xué)期上了這門課,剛開始上課,老師說教我們手算,不用計算機(jī),終于體會到了學(xué)了計算方法的好處。熊爺爺教了線性方程組的解法,非線性方程組的解法,雅克比迭代法,解微分方程組,解積分方程組的歐拉法以及均勻媒質(zhì)中的有限差分法。認(rèn)真聽完了課,讓我認(rèn)識到學(xué)計算方法的用處,又再次了解掌握了計算法的原理和運用。在自己寫實驗報告的時候,又再次去了解了差分法計算電磁場,并成功的編寫程序?qū)⑵溆嬎愠鰜???偟膩碚f,不僅鍛煉腦,還鍛煉了手! 《工程電磁場》學(xué)習(xí)心得 班級: 姓名: 學(xué)號: 在開始學(xué)習(xí)“工程電磁場”之前,當(dāng)我聽到其學(xué)科名稱的時候就產(chǎn)生了一種高深莫測的感覺,覺得電磁場應(yīng)該是比較難的。但是出于對知識的渴望我懷著一顆求知的心投入了這個“新奇的”知識海洋。工程電磁場是電氣專業(yè)的必修課程,對于我們電氣專業(yè)的學(xué)生而言,其重要意義不言而喻。 電磁場是一門技術(shù)基礎(chǔ)課,在我們的培養(yǎng)計劃中起到很重要的作用。但由于電磁現(xiàn)象的抽象性和工程電磁場問題的復(fù)雜性,所以定性分析與定量計算都不易為我們所掌握。因此,這往往會造成我們的畏難情緒,缺乏興趣,學(xué)習(xí)被動。為克服我們的上述問題,我覺得教材能起很大作用。教材的編排是我心目中的好教材。 1)教材能在我們已有的理淪基礎(chǔ)上由淺人深,及時總結(jié)提高,讓我們感到經(jīng)過努力可以掌握所學(xué)內(nèi)容,從而增加我們的學(xué)習(xí)信心。 2)教材能從各個不同角度反復(fù)強(qiáng)調(diào)基本理論和計算公式的適用條件,幫助我們建立清晰的物理概念和培養(yǎng)我們良好的科學(xué)習(xí)慣,避免我們盲目套用公式。 3)教材能處處以基本理論為指導(dǎo),對現(xiàn)象和問題進(jìn)行定性分 析和定量計算,則能培養(yǎng)我們正確的思維方法和分析問題的方法,提高我們運用理論知識解決實際問題的能力。4)教材能緊密聯(lián)系實際,讓我們能夠?qū)W以致用,從而重視課程內(nèi)容,提高學(xué)習(xí)興趣。 5)教材能幫助我們掌握“類比”這一科學(xué)的分析方法,既能使我們復(fù)習(xí)和鞏固已學(xué)的知識內(nèi)容,又可縮短新內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程。 6)教材內(nèi)容的安排,既有從特殊到一般的歸納方法,又有從一般到特殊的演繹方法,則既能使我們易于接受新內(nèi)容,又能培養(yǎng)我們的抽象思維能力。 7)教材注重吐故納新,及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,使教材緊跟時代的步伐,使我們看到科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,產(chǎn)生努力學(xué)習(xí)的緊迫感。 8)教材能安排多種環(huán)節(jié)的配合,使我們完成一定深度的認(rèn)知過程,避免我們 “考試完畢,知識歸師”的走過場的現(xiàn)象。 下面是我從書中具體的內(nèi)容來闡明我學(xué)到的東西: 1)在靜電場的編排中,從電場強(qiáng)度的基本定義出發(fā),利用我已有的電場力做功的物理概念和線積分、面積分的數(shù)學(xué)概念,結(jié)合介紹電介質(zhì)極化的物理過程,在很自然的情況下得出了靜電場的兩個基本規(guī)律;又從梯度、散度和旋度的基本定義出發(fā)推導(dǎo)出了它們在直角坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)表達(dá) 式,化解了矢量分析中的難點,使我較為容易地接受難以理解的上述定義,義在很自然的情況下獲得了靜電場中兩個基本規(guī)律的微分形式。 2)唯一性定理是解題正確與否的唯一根據(jù)。本書抓住唯一性定理這一主線,貫穿于電磁場問題數(shù)學(xué)模型的建立中,在幾種簡潔求解方法的引入以及靜電屏蔽現(xiàn)象的應(yīng)用等方面都作了十分深刻和細(xì)致的闡明,不僅幫助我掌握了這一重要定理,而且又培養(yǎng)了我分析問題和解決問題的能力。3)編排靜電場的指導(dǎo)思想同樣貫徹在恒定電場和恒定磁場的編寫中。在編寫恒定電場時應(yīng)用了類比這一科學(xué)方法,它不僅在理論推導(dǎo)中得到了應(yīng)用,還在測量和計算中指出了它的應(yīng)用所在。類比法在平面電磁波一章中得到了更為精彩的應(yīng)用。相對于恒定場來說,平面電磁波一章中有很多新的概念和表達(dá)式。本書作者將平面電磁波和均勻傳輸線相類比,不僅便于我接受新概念,而且表達(dá)式的推導(dǎo)也獲得了大量的簡化,同時還指出了類比雙方的重要區(qū)別。4)本書在介紹基本規(guī)律的微分形式時,在恒定場中從梯度、散度和旋度的基本定義出發(fā),雖然花了較多的篇幅,但便于我接受。而在時變場中卻利用了幾個數(shù)學(xué)恒等式,方便地獲得了基本規(guī)律的微分形式。后者培養(yǎng)了我的數(shù)學(xué)推理能力,這體現(xiàn)出本書作者的精心安排。 5)在全書的各章中,在介紹理論以后,引人了很多實例,不 但幫助我們消化理論,而且又培養(yǎng)了我的計算能力。此外,又將一些基本理論計算的結(jié)果引入到實際應(yīng)用中,如涉及到架空地線的屏蔽效應(yīng)、電纜絕緣、一相工作電容、開關(guān)熄弧、擊穿電壓、接地電阻和跨步電壓等概念,又如時變場中的趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及電磁波沿傳輸線傳輸時的正確認(rèn)識等。因而本書名為《工程電磁場》甚為恰當(dāng)。6)本書作者緊跟時代的要求,給定量計算以足夠的重視,辟專章討論,除了精選傳統(tǒng)的計算方法以外,又增加了兩種數(shù)值計算方法。 7)本書給我們提供了較多的反復(fù)鞏固的條件。如在每章末除了要點、思考題、習(xí)題外又增加了測驗作業(yè),便于我們自我檢查。 總的來說工程電磁場對于我們來說是一門相當(dāng)重要而且必要的課程,這學(xué)期在由王波老師教授的這門課程中,通過老師細(xì)心的講解和獨具一格的授課方式,我個人的收獲匪淺并獲得了巨大的理論知識飛躍和能力提升。 華北電力 北京 考研 工程電磁場 教學(xué)大綱.txt大人物的悲哀在于他們需要不停地做出選擇;而小人物的悲哀在于他們從來沒有選擇的機(jī)會。男人因滄桑而成熟,女人因成熟而滄桑。男人有了煙,有了酒,也就有了故事;女人有了錢,有了資色,也就有了悲劇。本文由萌芽talk貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看。 《工程電磁場》課程教學(xué)大綱 課程編號: 00200680 課程名稱:工程電磁場 英文名稱:Engineering Electromagnetic fields 總 學(xué) 時:48 總 學(xué) 分:3.0 適用對象: 電氣工程及其自動化專業(yè)本科 先修課程:大學(xué)物理,高等數(shù)學(xué) 一,課程性質(zhì),目的和任務(wù) 工程電磁場是電氣工程及其自動化專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課之一.設(shè)置本課程的目的是讓學(xué)生從整體上 掌握電磁場的基本定律,基本理論和基本分析方法,了解電磁場邊值問題的表述以及數(shù)值計算方法.了解電磁場方法在電氣工程中的應(yīng)用.為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和解決工程電磁場問題打下良好的基礎(chǔ).二,教學(xué)要求和內(nèi)容 基本要求 理解庫侖定律,安培定律和法拉第定律的重要性.理解電場強(qiáng)度,電位移矢量,電位,電流密度,磁感應(yīng)強(qiáng)度,磁場強(qiáng)度,標(biāo)量磁位和矢量磁位等 基本概念.3.理解靜電場的環(huán)路定理和高斯通量定理,恒定電場的電流連續(xù)性定理,恒定磁場的安培環(huán)路定理 和磁通連續(xù)性定理.4.全面理解麥克斯韋方程組的積分形式和微分形式.5.掌握電磁場直接積分方法,利用定理方法和鏡像法.6.掌握各類電磁場邊值問題的表述方法.7.了解電磁場能量的分布和轉(zhuǎn)換規(guī)律.8.了解電磁波的基本傳播規(guī)律.9.了解電路參數(shù)的定義和計算原則.10.了解求解電磁場邊值問題的有限元法.11.了解電氣工程中電磁場問題的表述,求解步驟以及電磁場分布規(guī)律.1.2.基本內(nèi)容 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.矢量分析與場論 靜電場的基本定律,基本定理,基本解法和邊值問題.恒定電場的基本定律,基本定理,基本解法和邊值問題.恒定磁場的基本定律,基本定理,基本解法和邊值問題.時變電磁場的基本定律,基本定理,基本解法和準(zhǔn)靜態(tài)場的邊值問題.鏡像法及模擬電荷法.有限元法及邊界元法.電磁場的能量及其轉(zhuǎn)換規(guī)律平面電磁波 電路參數(shù)的定義和計算方法 1 11.電氣工程中的電磁場問題 三,教學(xué)安排及方式 以課堂講授為主,輔助于課堂討論,講授與討論基本達(dá)到:7:2 四,各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配(建議)序 號 課程內(nèi)容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 教學(xué)環(huán)節(jié) 教 學(xué) 實 驗 上 機(jī) 討 論 課 外 合 計 矢量分析與場論 靜電場的基本原理 恒定電場的基本原理 恒定磁場的基本原理 時變電磁場的基本原理 鏡像法及模擬電荷法 有限元法及邊界元法 電磁場的能量與力平面電磁波 電路參數(shù)的計算原理 電氣工程中的電磁場問題 合計 4 6 4 4 2 4 4 4 2 44 4 2 1 1 4 6 4 7 5 4 2 4 4 4 2 48 8 12 8 14 10 8 6 8 8 8 4 96 五,推薦教材和教學(xué)參考書 教 材:《工程電磁場》,王澤忠,全玉生,盧斌先編著,清華大學(xué)出版社,2004 年.《電磁場基礎(chǔ)》,馬信山,張濟(jì)世,王平編,清華大學(xué)出版社,1995 年 《工程電磁場簡明手冊》,劉鵬程主編,高等教育出版社,1991 年 大綱執(zhí)筆者: 王澤忠 大綱校對者: 盧斌先 大綱審核者: 屠幼萍 制定日期:2006 年 10 月 26 日 參考書:《工程電磁場導(dǎo)論》,馮慈璋,馬西奎編,高等教育出版社,2000 年.2 1 電 磁 場 論 文 072202H 王焱 200722070223 電子 高新技術(shù)與電磁場理論 摘 要 本文就最近發(fā)展的高新技術(shù)中有關(guān)電磁場和電磁波問題展開探討,并在此基礎(chǔ)上對當(dāng)前高新技術(shù)的發(fā)展與電磁場理論的關(guān)系進(jìn)行了較全面的概括,同時提出了作者的個人看法。電磁場理論是電工學(xué)和電子學(xué)的一門十分重要的基礎(chǔ)課程。無論是電機(jī)、電器、高壓輸電、測量儀表以及一切無線電工程系統(tǒng),例如,通信、廣播、雷達(dá)、導(dǎo)航等的無線收發(fā)、訊號傳輸、電波傳播等等,大到宇宙空間的星體輻射,小到集成電路的布線位置都牽涉到電磁場理論的問題,這一點大家都已很清楚了。這里我準(zhǔn)備就最近發(fā)展的高新技術(shù)中有關(guān)電磁場和電磁波的問題談?wù)勛约旱囊稽c認(rèn)識。 1.電子學(xué)方面的高新技術(shù)在1991年的海灣戰(zhàn)爭中得到了最集中和最充分的表演。 在這場戰(zhàn)爭中號稱世界第四大軍事強(qiáng)國的伊拉克在以美國為首的多國部隊的電子戰(zhàn)的打擊下,一開始整個電子指揮系統(tǒng),包括通信,武器裝備,重要設(shè)防等就遭到嚴(yán)重的干擾和破壞,呈現(xiàn)癱瘓挨打的被動局面。因此只打了42天戰(zhàn)爭就損失兵員30萬,財產(chǎn)1000~2000億美元,最后不得不答應(yīng)無條件投降。相反,多國部隊在這場投下炸彈為當(dāng)年在日本投下的原子彈幾十倍的激烈戰(zhàn)爭中,在80萬兵員中只死亡149人。這一奇跡,充分顯示出電子戰(zhàn)的重大威力。因而有人稱海灣戰(zhàn)爭是一場“頻譜戰(zhàn)爭”,是“電子戰(zhàn)爭”,是“信息戰(zhàn)爭”。這場電子戰(zhàn)的主要手段包括電子偵察與精確定位(包括全球定位系統(tǒng)(GPS)和輻射源定位),電子干擾、精密制導(dǎo)、隱身飛機(jī)、C3I系統(tǒng)等等。這些高新技術(shù)都牽涉到電波與天線的問題。與過去不同的是地空一體化,把遙遠(yuǎn)分開的作戰(zhàn)分部統(tǒng)一指揮控制,統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來。對武器的性能指標(biāo)要求精密度更高,響應(yīng)時間更短,抗干擾的能力更強(qiáng)。因此對自適應(yīng)天線,相控陣天線、毫米波天線、微帶天線、衛(wèi)星通信、移動通信等等提出了更高的要求。而這些研究課題的基礎(chǔ)離不開電磁場理論。 2.隱身技術(shù)是目前國防軍事的熱門話題。 在海灣戰(zhàn)爭中美軍使用F-117A隱身飛機(jī)成功地突破伊拉克的空防線完成了許多危險性最大的戰(zhàn)略性攻擊任務(wù),占攻擊目標(biāo)的40%,命中率高達(dá)85%。參戰(zhàn)的44架F117A型隱身飛機(jī)共出動1300次,飛行6900小時,沒有一架被擊落 ,可見其隱身的有效性。飛機(jī)在鼻錐方向?qū)ξ⒉ɡ走_(dá)的RCS只有 0.0 2 5m2 ,為常規(guī)戰(zhàn)斗機(jī)的 1 / 2 0 0。隱身技術(shù)的很重要一個方面的內(nèi)容是電磁波的散射問題。電磁波投射到飛行目標(biāo)上將發(fā)生散射。散射回來的電磁波究竟有多大場強(qiáng) ,怎樣減少回波的強(qiáng)度以達(dá)到隱身的目的 ,這些問題引起了廣大從事電磁場研究工作人員的關(guān)注。因此目前大量的研究工作集中在如何計算電磁波投射到各種不同材料組成的各種形狀物體的散射場上。根據(jù)最近報導(dǎo) ,用碳化硅燒結(jié)出來的陶瓷 ,能有效地吸收頻率從 1 0MHz到 10.2Gz的電磁波 ,吸收率達(dá)到 99.2 %。電磁散射的研究不只是為了隱身的目的 ,對地下資源和地層結(jié)構(gòu)的勘探 ,對目標(biāo)識別 ,對天線輻射 ,對電磁兼容等都有非常重要的意義。逆散射是由已知散射場的分布反過來確定波源和散射體的位置形狀和組成。目標(biāo)識別形狀重建和微波成像都是逆散理論的具體應(yīng)用。 3.核爆炸產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁脈沖 ,這種沖擊波將摧毀在其周圍的電子儀器的正常工作。研究這種瞬時暴發(fā)的沖擊波的傳播規(guī)律、作用距離、場強(qiáng)大小和散射特性等無疑會對保護(hù)人身安全 ,保護(hù)儀器設(shè)備 ,采用屏蔽措施等等起到重要的指導(dǎo)作用。這種具有強(qiáng)大摧毀力的脈沖現(xiàn)在又被試圖用作戰(zhàn)爭中的殺傷武器 ,即所謂高功率微波彈 ,其單個輸出脈沖峰值功率可到 15GW。如果輻射的能量密度達(dá)到 3~ 13mW/cm2 ,就可使人產(chǎn)生神經(jīng)紊亂 ,心力衰竭并致盲。而對于電子儀器只要有 0.01~ 1μW /cm2 的能量密度 ,儀器就不能正常運轉(zhuǎn)。此外 ,人們發(fā)現(xiàn) ,利用沖擊脈沖的寬廣頻譜 ,可以從散射波形中提取大量的信息 ,從而可以識別目標(biāo)。大功率的脈沖源可以利用光導(dǎo)開關(guān)和集成陣列達(dá)到空間合成的一致性要求。小功率的沖擊波雷達(dá) ,由于設(shè)備簡單 ,成本低 ,已在諸如地下探測 ,汽車防撞和機(jī)場管制等方面得到應(yīng)用。因此 ,最近人們對瞬變電磁波的傳播 ,輻射、傳輸、散射等問題產(chǎn)生了濃厚的興趣。和經(jīng)典分析正弦時諧波的方法不一樣 ,這是一個全新的等待開拓的領(lǐng)域。 4.由于計算機(jī)的迅速發(fā)展 ,計算電磁場邊值問題時出現(xiàn)的積分方程和微分方程均可用數(shù)值方法來求解。 人們提出了許許多多方法 ,如矩量法、有限差分法、有限元法、邊界元法、共軛梯度和快速付里葉變換法、時域有限差分法、多重多極展開法等等。關(guān)于電磁場的數(shù)值計算方法已經(jīng)有專門的著作 ,1994年在北京還專門召開了一次計算電磁學(xué)的國際會議。另外一個新提出來的方法是小波理論(亦稱子波理論)。我們知道 ,從目標(biāo)散射回來的電磁能量提供了識別目標(biāo)的信息?;夭梢杂妙l域法分析 ,也可以用時域法分析。全面掌握目標(biāo)的特征 ,應(yīng)該采用時間-頻率合一法來表示回波。過去是采用STFT(Short-TimeFourierTransform)來獲得時間-頻率表征圖 ,它的缺點是分辯率固定不變。如果采用小波變換 ,則在時間上有可變的分辨率 ,而在頻率上又有多個分辨率。小波表示法比通常的STFT表示法有更完善的表示目標(biāo)散射回波的時間-頻率表征圖 ,因此藉助這種方法可以獲得更高的精確度。此外 ,小波變換理論又為大規(guī)模并行計算和信號實時處理提供了可能。由于小波變換作為運算工具有著十分看好的前景 ,它已受到人們愈來愈多的關(guān)注。英國皇家數(shù)學(xué)會并把它列為 90年代重點發(fā)展的十個方向之一。分形(或分?jǐn)?shù)維)理論是近十多年才發(fā)展起來的一種數(shù)學(xué)方法 ,它在電磁場理論中的應(yīng)用剛剛起步。我們知道 ,微波遙感器接收到的信息總是把地物目標(biāo)的幾何特性與電磁特性混合在一起。采用分形理論可以把幾何特性進(jìn)行量化 ,從而可將表征電磁特性的量分離開來 ,這是目前遙感工作者十分關(guān)注的問題。5.人們已經(jīng)進(jìn)入了信息時代 ,無論是戰(zhàn)時或平時 ,占有信息對我們都是非常重要的事情。為此 ,從 1993年 9月起各國為了盡快占有信息 ,確保競爭優(yōu)勢 ,紛紛提出要投入大量人力、物力建設(shè)“信息高速公路”。美國準(zhǔn)備投資 4000億美元用 20年時間建成全美信息高速公路。所謂“信息高速公路”主要是大力發(fā)展光纖網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信 ,建立遍布全國的雙向大容量高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。目前一根光纖已可同時傳輸 30240條話路和 300多套數(shù)字彩色電視節(jié)目。超大容量的光纖通信系統(tǒng) ,其傳輸速率在 2.5Gb/s以上 ,實現(xiàn)的途徑一是采用量子階激光器;另外就是在終端采用WDM波分復(fù)用技術(shù)并用摻鉺光纖放大器(EDFA)作中繼器。長距離高比特率傳輸?shù)闹饕系K是光纖的色散與非線性問題。因此又有人提出利用光弧子傳輸?shù)目赡苄?。為了減低光纖傳輸?shù)膿p耗 ,一方面是在材料上想辦法 ,例如,采用金屬鹵化物玻璃作光纖;另一方面是試圖在亞毫米波段實現(xiàn)自由空間低損耗無線“光纖”傳輸 ,這只是在約瑟夫森(SIS)器件發(fā)展之后提供了在亞毫米波段有大的輸出功率和高的信噪比之后才有可能實現(xiàn)。 6.高新技術(shù)的發(fā)展對天線和電波傳播提出了許多新的研究課題。例如,由于固體微波源已經(jīng)發(fā)展到可以用微處理機(jī)按預(yù)定方式控制其幅度與相位(頻率),也由于高速數(shù)字處理器已經(jīng)可以對及其復(fù)雜的信號進(jìn)行加工和實時圖象識別 ,自適應(yīng)天線得到了快速發(fā)展。隨著要求雷達(dá)能面對多目標(biāo)同時進(jìn)行搜索和跟蹤 ,以及在復(fù)雜電子對抗環(huán)境下照常工作的需要 ,數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)日益受到重視。它不但可以提供多個低副瓣密集波束,而且具有精確高速處理多個目標(biāo)的能力,因為只有在數(shù)字系統(tǒng)中才能實現(xiàn)快速、復(fù)雜的控制算法。結(jié)合衛(wèi)星通信的發(fā)展 ,地面站和衛(wèi)星上多波束天線的研究受到關(guān)注。在遙感技術(shù)中合成孔徑雷達(dá)(SAR)的分辨力已可達(dá)到 1m× 1m。新的研究方向是 3D-SAR和動目標(biāo)的檢測問題。微帶天線的問題仍然是加大帶寬 ,雙極化與圓極化、以及多層互耦的問題。在Ku波段(1 2GHz)衛(wèi)星直播(DBS)中采用的天線已由拋物面轉(zhuǎn)向平面型。過去用微帶 ,現(xiàn)已改用徑向開槽天線(RLSA),具有低增耗、高增益、低成本 ,高效率等優(yōu)點。移動通信的發(fā)展要求對電磁波在城市、山區(qū)以及隧道中的傳播進(jìn)行研究。 7.隨著電子科學(xué)的飛速發(fā)展 ,電子設(shè)備的數(shù)量大大增加。根據(jù)統(tǒng)計 ,差不多每 4~ 5年增加一倍。舉一個簡單例子就可說明 :美軍一個步兵師就至少擁有 70部雷達(dá) ,2800部電臺。這些電子設(shè)備占有很寬的頻譜 ,加上發(fā)射功率年年增大(最近10-15年增加了 20-30倍),同時接收機(jī)的靈敏度又提高到 10-12W ,因此電臺之間的干擾愈來愈嚴(yán)重。電磁兼容的問題已經(jīng)到了非解決不可的時代了。這里也牽涉到電磁場和電磁波的輻射、傳播、散射、耦合等等問題。例如 ,電磁波的泄漏與安全問題、移動通信網(wǎng)的電磁兼容問題、空中飛行器的電磁兼容問題、雷電干擾、屏蔽及測量以及最近發(fā)展的地震電磁學(xué)等等。 8.高新技術(shù)的發(fā)展也對材料和工藝提出了新的要求、手征(chiral)材料涂敷于散射體可以減小散射。如將它填充于波導(dǎo)中可產(chǎn)生極化旋轉(zhuǎn)和模式變換。此外 ,還可以作為微帶天線的襯底以加強(qiáng)輻射 ,由于這些獨特的特性 ,引起了人們對電磁場與手征媒質(zhì)的相互作用產(chǎn)生了濃厚了興趣。超導(dǎo)是另外一個高新技術(shù)的前沿學(xué)科。早在 1911年荷蘭物理學(xué)家翁尼斯就發(fā)現(xiàn)汞在低于 4.15K溫度時電阻下降了 1010 倍。超導(dǎo)的應(yīng)用日益受到關(guān)注。例如 ,超導(dǎo)磁體被用在磁浮列車上 ,用在粒子加速器上等等。將兩段超導(dǎo)導(dǎo)線用一薄層絕緣材料(如AL2O3)連接起來構(gòu)成的約瑟夫森結(jié)可用作電子開關(guān) ,它的轉(zhuǎn)換速度可在 1 μμs內(nèi)完成 ,另外 ,利用超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)可以測出極其微弱的磁場強(qiáng)度。其它新開發(fā)的材料 ,例如 ,一種高μ(5000)、高飽和磁通密度和高居里溫度的材料具有良好的寬頻帶抗干擾的能力;利用微波 /毫米波集成電路(MIMIC)技術(shù)可以在 50ns之內(nèi)改變相控陣單元的相位等等。 9.另外一個反映高新技術(shù)的重要發(fā)展是邊沿交叉科學(xué)的崛起。生物電磁學(xué)是一門新生的邊緣科學(xué)。例如磁共振成像(MRI)是利用強(qiáng)大磁場使人體內(nèi)氫原子產(chǎn)生磁共振 ,由此產(chǎn)生的信號成像后(如血流的變化狀態(tài))可以幫助醫(yī)療分析。手持收發(fā)機(jī)對人體的影響也是目前人們關(guān)注的一個課題。大多數(shù)的效應(yīng)是在人體內(nèi)感應(yīng)電流 ,由此產(chǎn)生熱效應(yīng)使體溫上升。據(jù)說手持機(jī)除場致熱效應(yīng)外 ,還有非熱效應(yīng)的危害 ,關(guān)于這方面的研究還剛開始。根據(jù)最近報導(dǎo) ,有一種新的醫(yī)療儀器 ,將它的電極插入人的腦部可以消除帕金森患者的顫抖;反過來用 ,這種電極的電磁脈沖刺激肌肉 ,可以使癱瘓病人恢復(fù)活動起來。其它如微波治癌、用同步加速器產(chǎn)生X射線等等都是利用電磁場和電磁波的理論產(chǎn)生出來的一些醫(yī)療設(shè)備。微波化學(xué)是另一門新生的邊緣科學(xué) ,1 992年 1 0月在荷蘭召開了第一屆世界微波化學(xué)會議 ,標(biāo)志著這一新的交叉科學(xué)的誕生。微波化學(xué)是利用微波進(jìn)行介質(zhì)加熱 ,改變化學(xué)鍵 ,加速化學(xué)反應(yīng)速度或產(chǎn)生一些新的化學(xué)反應(yīng) ,以獲得獨特特性的產(chǎn)物。目前微波化學(xué)已應(yīng)用到工業(yè)、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、石油化工及環(huán)境工程等多個領(lǐng)域。1993年秋俄羅斯科學(xué)家建議用強(qiáng)大功率的微波掃描大氣層使其放電 ,從而瓦解氟利昂分子以防止它進(jìn)入臭氧層 ,使后者可以得到保護(hù) ,這是想利用微波來凈化環(huán)境。最近新興起來的一門科學(xué)—可視化技術(shù)(Visualization)就可以用來幫助我們進(jìn)行電磁場的數(shù)值計算??梢暬夹g(shù)是隨著計算機(jī)軟硬件的迅猛發(fā)展 ,結(jié)合計算機(jī)圖形學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人工智能技術(shù)、圖像處理等多門學(xué)科綜合形成的又一門新興的交叉科學(xué)。采用這一技術(shù)可以將二維、三維標(biāo)量場和矢量場繪制出來 ,由此了解電磁場的分布 ,并據(jù)此調(diào)整設(shè)計。另外采用這種技術(shù)還可動態(tài)地顯示波在波導(dǎo)中的傳播、衰減、反射和散射等過程。結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)可以通過一個學(xué)習(xí)與記憶的過程 ,幫助我們針對不同的電磁場邊值問題 ,選擇一種或幾種最好的數(shù)值方法。并且在這些最優(yōu)方法中自動采取最佳方案。這種技術(shù)還可能對求解逆散射問題有幫助。利用計算機(jī)圖形學(xué)對復(fù)雜目標(biāo)采用參數(shù)曲面(如NURBS)來建模具有劃分曲面片少而精度高的優(yōu)點。一架飛機(jī)只需幾百個NURBS曲面片就可把它復(fù)雜的外形細(xì)節(jié)表示出來 ,擬合精度達(dá)到毫米級。用圖解電磁計算法(GRECO)予估復(fù)雜目標(biāo)的RCS更充分體現(xiàn)出將計算機(jī)圖形學(xué)、可視化技術(shù)與電磁場理論相結(jié)合的突出成果。另外一個例子是“智能電磁波技術(shù)” ,利用這一技術(shù)可以在頻域、空域和時域進(jìn)行電臺自適應(yīng)控制 ,使無線電臺站能最大限度地利用電磁波技術(shù) ,例如 ,天線頻道控制的自適應(yīng)信道分配以解決電臺擁擠的問題 10.以上是我在參閱國內(nèi)外一些期刊報導(dǎo) ,有關(guān)高新技術(shù)的發(fā)展 ,就其與電磁場理論的關(guān)系提出自己的一些看法。這些內(nèi)容不可能概括全面 ,有許多問題因限于篇幅而未能一一涉及。例如 ,有關(guān)利用大功率HF電磁波使電離層人工變態(tài)以實現(xiàn)(或破壞)通信、制造假目標(biāo)和產(chǎn)生能量隧道的問題;用混沌動力學(xué)方法計算電磁場的問題;用微波功率驅(qū)動直升飛機(jī);在空間建立太陽能發(fā)電站 ,以微波型式將能量輸送到地面的問題;超光速下的量子隧道效應(yīng);納米科學(xué)中原子、分子團(tuán)簇體的超導(dǎo)性 ,金屬鐵氧體超微粉的吸波性和頑磁性等等驚人的特性將會對未來的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生巨大的影響??傊?,通過這篇文章的介紹 ,我想說明兩個問題 :一是電磁場與電磁波所牽涉的范圍非常廣闊 ,二是需要研究和解決的電磁波的課題也非常廣闊.第三篇:工程電磁場學(xué)習(xí)心得
第四篇:華北電力 北京 考研 工程電磁場 教學(xué)大綱
第五篇:電磁場論文