什么是瞬变电磁场?

[拼音]：shunbian diancichang

[外文]：transient electromagnetic field

一切随时间作短暂变化的电磁场，电磁脉冲是其典型实例。70年代以来，电子学有许多新的重要应用涉及到电磁场的瞬态过程，例如信号在电离层等时变媒质中的传播、脉冲信号的发射和接收、受探测目标对脉冲电磁波的散射、核爆炸伴生的强电磁脉冲辐射引起的各种电磁效应，以及电磁脉冲作为贮能和诊断手段在受控热核聚变和医疗方面的应用等，使瞬变电磁场成为电磁学研究的一个新的领域。

瞬变电磁场又称脉冲电磁场、宽频电磁场或时域电磁场，它们从不同的角度反映同一种电磁现象。这种非正弦电磁现象的特征是：

（1）波形具有前沿徒、后沿缓的特点。例如，核电磁脉冲前沿 10纳秒，后沿却长达1微秒；雷电电磁脉冲的前沿为1微秒，而后沿却为1毫秒。

（2）频率由零伸延到超高频（1吉赫以上），几乎覆盖全部无线电频段。信息量极为丰富。

（3）过程是短暂的（毫微秒量级）、单次的(或虽重复但脉宽远小于周期)。电磁响应决定于系统的瞬态特性，瞬态特性呈现“局域性”。

（4）这类现象的观察和分析大都在时域内进行。具有明显的因果性。

由于脉冲信号具有上述特征，传统的连续波的概念、方法和技术可能不再适用，需要采用新的概念、方法和技术。从表面上看，脉冲电磁场研究的内容同连续波电磁场一样，也是它的传播、传输、辐射、散射和穿透等特性，但实质上二者的性质却完全不同。例如，由于传播介质或传输系统具有色散特性，脉冲“波包”在行进中会变形──扩散，脉冲越窄，则扩散越快。又如辐射或散射波形不但与激励波形有关，还决定于辐射体或散射体的频率特征。利用散射波形，可以反推散射体的特征。这就是逆散射技术。

瞬变电磁场问题可以在频域或时域中进行分析。常用的方法有以下4种。

（1）频域分析法:先求得系统的频率响应，再由傅里叶反变换或拉普拉斯反变换求得瞬变场的时间响应特性。

（2）时域分析法：利用电磁过程的因果性，将时间分步依次求得时间响应。

（3）奇点展开法：从物理上看，系统的响应是各种自然谐振的叠加。因此，只要寻找到响应像函数的奇点和相应留数（振幅），就可求得系统的时间响应。

（4）时序展开法：按照系统脉冲响应的时序系列，将总体响应积分方程分解为结构简单的单个脉冲的时序递推方程。后者便于依次求解。