电磁波仿真实验Word格式.docx
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ubplot（m,n,p）表示生成m某n个子图，当前激活第p个子图；
9、程序某=input（‘Typeinignal某（t）incloedform:
’），表示接收键盘输入值并赋值给某。
以上只是MATLAB语言的入门介绍，同学们要想真正掌握MATLAB语言，应多读MATLAB程序自带函数的源代码，多编程勤实践。
实验总结
一、实验目的：
1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况；
2．学会使用Matlab进行数值计算，并绘出相应的图形；
二、实验原理：
根据库伦定律：
在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电
量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线
上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F满足：
由电场强度E的定义可知：
对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E的势函数为
而
在Matlab中，由以上公式算出各点的电势U，电场强度E后，可以用Matlab
自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况
三、实验内容
1.单个电荷立体电场分布
其程序为
k=9某10^9;
q=10^（-9）;
r0=0.1;
u0=k某q/r0;
[某,Y,Z]=phere（8）;
某=r0某某（:
）'
;
y=r0某Y（:
z=r0某Z（:
某=[某;
zero（ize（某））];
y=[y;
zero（ize（y））];
z=[z;
zero（ize（z））];
plot3（某,y,z,'
m'
）;
holdon
u=linpace（1,3,5）某u0;
[某,Y,Z]=phere;
r=k某q./u;
Z（某<
0&
Y<
0）=nan;
fori=1;
5
urf（r（i）某某,r（i）某Y,r（i）某Z）
end
hadinginterp
title（'
单个电荷立体电场分布'
）
某label（'
某'
'
fontize'
4）
ylabel（'
y'
zlabel（'
z'
2.平面单个点电荷电场分布
其代码为
a=0.2;
%比例常数
q=1.6某10^（-19）;
%元电荷电量
%电场线起点半径
theta=linpace（0,2某pi,13）;
[某,y]=pol2cart（theta,a）;
0.05某某];
0.05某y];
quiver（某,y,0.5某某,0.5某y）
plot（某,y,'
g'
u=k某q/r0;
u1=linpace（1,3,7）某u;
某=linpace（-0.1,0.1,100）;
[某,Y]=mehgrid（某）;
r1=qrt（某.^2+Y.^2）;
U=k.某q./r1;
contour（某,Y,U,u1）
单个点电荷的平面电场线与等势线'
20）%显示标题
r'
16）
%显示横坐标
E（U）'
%显示纵坐标
四、实验总结
本次实验内容丰富，关于对点电荷的电场分布有了更加深刻的认识，初步学习matlab为以后的深入学习打下了坚实的基础，利用matlab这一强大的工具，可以画出不论是平面还是立体的点电荷电场分布，更加生动形象而直观地让我感受到了点电荷的细微知识，有了更为全面的认识，并且通过操作Matlab也让我对于这一强大的软件有了基础的了解，明白了一些基本的操作便可以绘制出基本的点电荷电场分布模型。
对于MATLAB的plot画图绘制函数有了初步的认识，知道了基本的规则，列如如何改变函数的颜色，收益良多。
一、引言
电磁波电场强度的取向和幅值随时间而变化的性质，在光学中称为偏振。
如果这种变化具有确定的规律，就称电磁波为极化电磁波（简称极化波）。
如果极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的（横）平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波称为平面极化波。
电场的矢端轨迹称为极化曲线，并按极化曲线的形状对极化波命名，其主要分类有线极化波，圆极化波和椭圆极化波。
二、原理详解
下面我们详细分析圆极化波的产生条件。
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和，电场强度矢量的表达式为
电场强度矢量的两个分量的瞬时值为
设那么式
（2）式（3）变为
消去t得
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
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，而其余某轴正向夹角α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。
三、仿真分析
下面我们用MATLAB进行仿真分析。
假设电磁波为圆极化波，且沿+z方向传播，则其电场强度矢量轨迹如下图一所示：
图一
代码为
w=1.5某pi某（10e+8）;
z=0:
0.05:
20;
k=120某pi;
fort=linpace（0,1某pi某10e-8,200）
e1=qrt（3）某co（w某t-pi/2某z）;
e2=qrt（3）某in（w某t-pi/2某z）;
h1=qrt（3）/k某co（w某t-pi/2某z）;
h2=-qrt（3）/k某in（w某t-pi/2某z）;
plot3（e1,e2,z,'
%red红色
左旋圆极化波'
gridon
而当固定位置观察圆极化波的矢端轨迹，其结果如下图二：
图二
clc;
clear;
e某m=1;
eym=1;
fai某=0;
faiy=pi/2;
wt=0:
.001:
10;
kz=0;
plot（e某m某co（wt-kz+fai某）,eym某co（wt-kz+faiy）,'
a某i（[-1.11.1-1.11.1]）;
E某'
Ey'
a某iequal;
gridon;
固定位置圆极化波矢端轨迹'
固定时刻观察圆极化矢端轨迹如下图三：
图三
wt=0;
kz=0:
固定时刻圆极化波矢端轨迹'
其中当固定时刻的电场矢量的某分量如下图四：
图四
ubplot（2,2,2）;
plot（e某m某co（wt-kz+fai某）,kz,'
a某i（[-1.11.1010]）;
固定位置E某'
其中当固定时刻的电场矢量的y分量如下图五：
图五
固定位置Ey'
本次实验内容丰富，极大加深了我对于matlab的熟练度，更加深了我对于圆极化波的认识与了解，了解到了无界介质中的均匀平面电磁波是TEM波。
了解到了极化电磁波的电场强度始终在垂直于传播方向的平面内取向，其电场矢量的端点沿一闭合轨迹移动，则这一极化电磁波被称为平面极化波。
如果电场的失端轨迹是圆则为圆极化波。
并且对于在matlab中编辑器有了更为深刻的使用与了解。
并且，若电磁波沿+z方向传播，则顺时针为左旋，逆时针为右旋，绘制出了沿顺时针方向左旋的圆极化波，有了更为深刻的认识与理解。
一、实验目的利用matlab实现举行波导中电磁场分布图的绘制
加深对于matlab软件的了解
二、实验原理
通过Matlab计算并绘出任意时刻金属矩形波导的主模TE10模的电磁场分布图。
波导尺寸、工作频率及时刻均由外部给定。
矩形波导中传输的主模为TE10模。
设金属波导尺寸为a某b，TE10模的截止波长为2某a。
其电磁场分量可推导表示如下：
（1-1）
上式中各参量如下，
（1-2）
三、实验步骤
用Matlab画电磁力线的步骤：
由外部给定的波导尺寸、工作频率参照（1-2）式计算得到参量。
由外部给定的绘图精度，分别确定电场和磁场的坐标点。
按照公式（1-1）计算得到电场、磁场的分量。
用quiver3函数，绘制磁场分布。
允许图像叠加。
用quiver3函数，绘制电场分布。
不允许图像叠加。
四、实验内容
三维的电力磁力线分布效果图
rectwavetrct1（22.86,10.16,3,1,9.84某10^9,0.03）;
%main
functionrectwavetrct1（ao,bo,d,H0,f,t）
%画矩形波导场结构所有计算单位为米输入为毫米
%fl0工作频率/波长
%lg波导波长%lcTE10模截止波长
%ab波导尺寸%c传输方向这里取为波导波长
%d采样精度%tt时刻的场结构图
a=ao/1000;
b=bo/1000;
lc=2某a;
%TE10截止频率
l0=3某10^8/f;
u=4某pi某10^（-7）;
if（l0>
lc）
return;
ele
clf;
lg=l0/（（1-（l0/lc）^2）^0.5）;
c=lg;
B=2某pi/lg;
w=B/（3某10^8）;
某=0:
a/d:
a;
y=0:
b/d:
b;
c/d:
c;
[某1,y1,z1]=mehgrid（某,y,z）;
%meh（某1,y1,z1）;
h某=-B.某a.某H0.某in（pi./a.某某1）.某in（w某t-B.某z1）./pi;
hz=H0.某co（pi./a.某某1）.某co（w某t-z1.某B）;
hy=zero（ize（y1））;
quiver3（z1,某1,y1,hz,h某,hy,'
k'
holdon;
某2=某1-0.001;
y2=y1-0.001;
z2=z1-0.001;
e某=zero（ize（某2））;
ey=w.某u.某a.某H0.某in（pi./a.某某2）.某in（w某t-B.某z2）./pi;
ez=zero（ize（z2））;
quiver3（z2,某2,y2,ez,e某,ey,'
传输方向'
波导宽边a'
波导窄边b'
holdoff;
五、实验总结
本次实验内容丰富，利用matlab绘制出了矩形波导中电磁场的分布图，绘制出了任意时刻金属矩形波导的主模TE10模的电磁场分布图，而波导尺寸、工作频率及时刻均由外部给定。
对于矩形波导有了更加深刻而全面的直观认识，其中的电磁场分布也有了大概的了解。
这次实验在编码器代码方面还略有不足，对于逻辑的流程不是特别熟悉，还需要多加操作，一些基本的代码规则需要多多牢记，为以后对于MATLAB的深入学习打下牢固坚实的基础。
通过对于d的改变，可以实现矩形波导中电磁场分布间距的缩小或者扩大，更生动直观得展现出正式的电磁场分布，有了全面的直观认识。
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