5、电磁波基础原理及应用分析

电磁波基础原理及应用分析

1. 麦克斯韦方程组

在雷达传感领域，介质中的宏观波行为必须遵循麦克斯韦方程组。麦克斯韦方程组有积分形式和微分形式两种与电磁波相关的形式。积分形式描述了电场和磁场在表面或路径周围的行为，而微分形式适用于特定位置。由于与波动方程有直接联系，这里仅给出微分形式：
- $\nabla\times E(\vec{r},t) + \frac{\partial B(\vec{r},t)}{\partial t} = 0$ (3.1a)
- $\nabla\times H(\vec{r},t) = \frac{\partial D(\vec{r},t)}{\partial t} + J(\vec{r},t)$ (3.1b)
- $\nabla\cdot B(\vec{r},t) = 0$ (3.1c)
- $\nabla\cdot D(\vec{r},t) = \rho(\vec{r},t)$ (3.1d)

各物理量及其单位如下表所示：
|物理量|符号|单位|
| ---- | ---- | ---- |
|电场|$E$|伏特每米 (V/m)|
|磁通量密度|$B$|特斯拉 (T) 或韦伯每平方米 (Wb/m²)|
|磁场|$H$|安培每米 (A/m)|
|电通量密度|$D$|库仑每平方米 (C/m²)|
|电荷密度|$\rho$|库仑每立方米 (C/m³)|

麦克斯韦方程组是关于空间 $\vec{r}$ 和时间 $t$ 的一阶微分方程，在简写时，$\vec{r}$ 和 $t$ 通常被忽略。

此外，还有描述电荷和电流密度守恒的连续性方程：