工程電磁場原理(part23)

1、2004-12-2815.4 電磁輻射 Radiation 隨時間變化的場源 產(chǎn)生的電磁場，以波的形式在空間傳播-場源的電磁輻射J,2004-12-2825.4 電磁輻射 Radiation 輻射源典型的各種類型的天線（Antenna)裝置（系統(tǒng)）。 ( )e( )q t( )q t( )i tl pq l 環(huán)形天線磁偶極子 dS赫芝偶極子 2004-12-2835.4 電磁輻射 Radiation 根據(jù)互易定理，各種類型的天線也就是各種類型的接收裝置 2004-12-284 I x y z P(r,) o l r AArAe5.4.1 赫芝偶極子 設： 1. l ，即l上各點i(t )有相同

2、的值，即不計該元天線上的推遲作用； 2. l r，即場點至元天線上各點距離相同。 2004-12-285j0e(cossin)4krrI lAeer根據(jù)條件2，場分布具有球?qū)ΨQ性 可應用 S. C. S.坐標系 j0e4krzI lAer2004-12-28601HA0rHHj2e(1j)sin4krI lHkrer2004-12-2871jEHj30j2230ej(1j)cos2ej(1j)sin4krrkrI lEkrerI lkrk rer 0E+2004-12-2881. ，且都是向 r 方向傳播的電磁波“t-kr” EH2. 和 ， 分別由若干項組成，其中包含由( kr )不同冪次項

3、組合的因子。 HrEEObservations顯然，取決于kr的變化，其各項所起的作用是不相同的2004-12-289(1) 近區(qū)kr 1 (即r ，即 kr T r/ T rT = ) 2sin4I lHrj2e(1j)sin4krI lHkrer2004-12-2810(1) 近區(qū)kr 1 (即r ，即 kr T r/ T rT = ) 30cosj2rI lEr 30sinj4I lEr j30j2230ej(1j)cos2ej(1j)sin4krrkrI lEkrerI lkrk rer 112004-12-2811(1) 近區(qū)kr 1 (即r ，即 kr T r/ T r 1 ( r

4、 ) jjsine4krI lkHrj2e(1j)sin4krI lHkrer2004-12-2815(2) 遠區(qū) kr 1 ( r ) 2j0jsine4krI lkErj30j2230ej(1j)cos2ej(1j)sin4krrkrI lEkrerI lkrk rer 0rE 2004-12-2816(2) 遠區(qū) kr 1 ( r ) 0rHHE0rE jjsine4krI lkHr2j0jsine4krI lkEr2004-12-28171. 都是向 r 方向傳播的電磁波“t-kr”；換句話說，必須考慮場的推遲效應； EH、Observations2004-12-28182. 電磁波的

5、等相位面( 相位相同的各點的空間軌跡，亦即波源作用“同時”傳播到達的各點軌跡 )球面( r = C )，故為球面波； Observations2004-12-28193. 波阻抗： 377000kHE特性阻抗 ObservationsE/H具有阻抗量綱，又因其完全取決于媒質(zhì)的特性參數(shù)-特性阻抗2004-12-28204. 能量的分布與傳播 2e012wE 20m12HwEH22em00wwwEHObservations遠區(qū)能量，一半存儲在電場，一半存儲在磁場 2004-12-28214. 能量的分布與傳播 2200000( , )1rrrrS r tE eH eS eEeEew Observa

6、tions能流方向為電磁波的傳播方向 2004-12-2822av0221d1sin022TrrrSSteTI lerEH 和E、H同相向外輻射的有功能量輻射功率Pe Observations2004-12-2823EH 和E、H同相向外輻射的有功能量輻射功率Pe Observationsen00n0n(av)11(d )d(d )d1(d )dd0TTSSTSSPSStSStTTStSTSS 2004-12-2824例5-2 求元天線的輻射功率 2004-12-2825例5-2 求元天線的輻射功率 分析av0221d1sin022TrrrSSteTI ler在半徑為r的球面上，在=const

7、的各點處的Sav不變2004-12-2826例5-2 求元天線的輻射功率 分析取ds為球帶，則2004-12-2827例5-2 求元天線的輻射功率 2d2d2sin dSarr en(av)22dW3SPSSIlSavedrrlIsdSP0222sin2sin)2(2004-12-2828例5-2 求元天線的輻射功率 en(av)22dW3SPSSIl與r無關，表明天線經(jīng)空間向無限遠處輻射能量 2004-12-28291. 除直流( )外，所有交流激勵源都要向外輻射能量，但若f = 50 Hz，因輻射能量非常微小，可略之； 2. 輻射能量 2lf ()，l 可短些步話機、短波發(fā)射、接收；f (

8、 )，l 較長中波天線、兵艦上的天線(導航)； Observations2004-12-28303.由于功率可記作2e2rIPR23rlR 為輻射電阻 Observations定義 各類天線的輻射電阻是不同的，Rr表征了天線輻射能力的強弱，決不意味著損耗2004-12-28315.4.2 天線的方向性 遠區(qū)的E 、H 為角 的函數(shù)，表明天線的輻射現(xiàn)象有方向性。輻射場的電場強度隨 和角度變化的函數(shù) f ( , )，稱為天線的方向圖因子。而按f ( , )，畫出的圖形稱為該天線的方向瓣圖：描述了天線輻射場強的空間分布特征。 2004-12-28325.4.2 天線的方向性 ( , )sinf 1 y z sin o I l ( )E對于電偶極子天線2004-12-28331. 各類天線的方向性( 方向瓣圖