第1章(新) 天線理論基礎(chǔ)

1、第1章 天線與電波基礎(chǔ)1.0 引言引言1.1 麥克斯韋方程麥克斯韋方程1.2 邊界條件邊界條件1.3 媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系1.4 無線電波的輻射無線電波的輻射1.5 均勻平面波均勻平面波1.6 天線極化天線極化幾個(gè)重要的人物：幾個(gè)重要的人物：麥克斯韋麥克斯韋：1831年年6月出生于英國愛丁堡。月出生于英國愛丁堡。 1831年，英國法拉第發(fā)現(xiàn)電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。年，英國法拉第發(fā)現(xiàn)電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、科學(xué)家。他依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一

2、系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個(gè)完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地建立了第一個(gè)完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。 1865年，英國麥克斯韋從理論上預(yù)言了電的任何波動(dòng)可以年，英國麥克斯韋從理論上預(yù)言了電的任何波動(dòng)可以在遠(yuǎn)處產(chǎn)生感應(yīng)即電磁波的存

3、在、并且電磁波能夠從產(chǎn)生在遠(yuǎn)處產(chǎn)生感應(yīng)即電磁波的存在、并且電磁波能夠從產(chǎn)生的地方以光的速度輻射出去，但他本人未能親自作出實(shí)驗(yàn)的地方以光的速度輻射出去，但他本人未能親自作出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證。赫茲赫茲：德國物理學(xué)家，生于漢堡。德國物理學(xué)家，生于漢堡。 赫茲對(duì)人類最偉大的貢獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的赫茲對(duì)人類最偉大的貢獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。存在。 18881888年年1 1月，赫茲將他的研究成果總結(jié)在月，赫茲將他的研究成果總結(jié)在論動(dòng)電效論動(dòng)電效應(yīng)的傳播速度應(yīng)的傳播速度一文中。赫茲實(shí)驗(yàn)公布后，轟動(dòng)了全世一文中。赫茲實(shí)驗(yàn)公布后，轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界。由法拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，界的科學(xué)界。

4、由法拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此才取得決定性的勝利。至此才取得決定性的勝利。18881888年，成了近代科學(xué)史上的一座里程碑。赫茲的年，成了近代科學(xué)史上的一座里程碑。赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，它不僅證實(shí)了麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，它不僅證實(shí)了麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的真理，更重要的是開創(chuàng)了無線電電子技術(shù)的新紀(jì)元。真理，更重要的是開創(chuàng)了無線電電子技術(shù)的新紀(jì)元。赫茲對(duì)人類文明作出了很大貢獻(xiàn)，正當(dāng)人們對(duì)他寄赫茲對(duì)人類文明作出了很大貢獻(xiàn)，正當(dāng)人們對(duì)他寄以更大期望時(shí)，他卻于以更大期望時(shí)，他卻于18941894年元旦因血中毒逝世，年僅年元旦因血中毒逝世，年僅3636歲。為了紀(jì)念他的功績，人們用他

5、的名字來命名各種歲。為了紀(jì)念他的功績，人們用他的名字來命名各種波動(dòng)頻率的單位，簡稱波動(dòng)頻率的單位，簡稱“赫赫”。 馬可尼馬可尼：人類無線電通信的創(chuàng)始人人類無線電通信的創(chuàng)始人意大利的馬可尼（意大利的馬可尼（Marconi,G.W., Marconi,G.W., 1874187419371937）與俄國的波波夫（）與俄國的波波夫（oo,A.C. 1859oo,A.C. 185919061906）成功地進(jìn)行）成功地進(jìn)行了世界上最早的無線電通訊活動(dòng)，開創(chuàng)了人類通訊的新紀(jì)元。了世界上最早的無線電通訊活動(dòng)，開創(chuàng)了人類通訊的新紀(jì)元。 無線電通訊是利用電磁波的輻射和傳播、經(jīng)過空間傳送信息的通信方式。無線電通訊

6、是利用電磁波的輻射和傳播、經(jīng)過空間傳送信息的通信方式。 敏感的發(fā)明家們已經(jīng)意識(shí)到電磁波可以用于無線電通訊。以意大利的馬可敏感的發(fā)明家們已經(jīng)意識(shí)到電磁波可以用于無線電通訊。以意大利的馬可尼和俄國的波波夫?yàn)榇淼目茖W(xué)家、發(fā)明家，在前人已掌握的電磁學(xué)和電磁尼和俄國的波波夫?yàn)榇淼目茖W(xué)家、發(fā)明家，在前人已掌握的電磁學(xué)和電磁波知識(shí)的基礎(chǔ)上，大膽探索、奮勇實(shí)踐，開啟了電磁波應(yīng)用的大門并開創(chuàng)了波知識(shí)的基礎(chǔ)上，大膽探索、奮勇實(shí)踐，開啟了電磁波應(yīng)用的大門并開創(chuàng)了無線電通信這門新技術(shù)。無線電通信這門新技術(shù)。 意大利人馬可尼意大利人馬可尼19011901年向新來臨的年向新來臨的2020世紀(jì)奉獻(xiàn)上的珍貴禮品是一項(xiàng)科世

7、紀(jì)奉獻(xiàn)上的珍貴禮品是一項(xiàng)科技創(chuàng)新與發(fā)明技創(chuàng)新與發(fā)明成功地進(jìn)行了首次無線電通訊，無線電技術(shù)的大發(fā)展從而成功地進(jìn)行了首次無線電通訊，無線電技術(shù)的大發(fā)展從而成為成為2020世紀(jì)的熱門事情。世紀(jì)的熱門事情。19061906年，美國物理學(xué)家費(fèi)森登發(fā)明無線電廣播，使年，美國物理學(xué)家費(fèi)森登發(fā)明無線電廣播，使無線電波進(jìn)入千家萬戶，預(yù)示著一個(gè)信息時(shí)代的肇始。無線電波進(jìn)入千家萬戶，預(yù)示著一個(gè)信息時(shí)代的肇始。頻段頻段2 音頻音頻（VF)） 8 基低頻基低頻（VLF） 4 低低 頻頻 （LF） 5 中中 頻頻（MF） 6高高 頻頻（HF） 7 甚高頻甚高頻（VHF ） 8 特高頻特高頻（UHF） 9超高頻超高頻（SH

8、F） 10極高頻極高頻（EHF） 11121314 超長波超長波（VLW） 長波長波（LW） 中波中波（MW） 超短波超短波（VSW）（米波）（米波）分米波分米波厘米波厘米波毫米波毫米波 3Hz 30Hz 300Hz 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz 300THz105km 104km 103km 102km 10km 1km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm 100 10 1 （公里）（公里） （米）（米） （厘米）（毫米）（厘米）（毫米） （微米）（微米） 無無 線線 電電 電電

9、 磁磁 頻頻 譜譜 表表 短波短波（SW） 音音 頻頻雷達(dá)頻率雷達(dá)頻率微波頻率微波頻率紅外紅外視視 頻頻; ; 0cscssVsttdvQ BDE dldSH dlJdSD dSB dS 0 tt BDEHJDB；220 ; 0nssnn21212n21212aEEaHHJ aDDaBBBuEFqqt J場(chǎng)源關(guān)系場(chǎng)源關(guān)系Maxwells equations1.1 麥克斯韋方程組麥克斯韋方程組2. 微分形式微分形式1. 積分形式積分形式t DJHt BE0BDSCtSDJlHddSCtSBlEdd0dSSBqSSD d 變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生渦旋電場(chǎng), 改寫了電場(chǎng)的環(huán)路定理改寫了電

10、場(chǎng)的環(huán)路定理:表明表明:任何電場(chǎng)中任何電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度沿任意電場(chǎng)強(qiáng)度沿任意閉合曲線的線積閉合曲線的線積分分等于通過以該曲線為邊界的任意曲面的磁通量等于通過以該曲線為邊界的任意曲面的磁通量的時(shí)間變化率的時(shí)間變化率.SCtSBlEdd時(shí)變磁場(chǎng)激發(fā)時(shí)變電場(chǎng)時(shí)變磁場(chǎng)激發(fā)時(shí)變電場(chǎng)tB E電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng), 磁場(chǎng)的環(huán)路定理磁場(chǎng)的環(huán)路定理:表明表明:任何磁場(chǎng)中任何磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意閉合曲線的線閉合曲線的線積分積分等于通過以該曲線為邊界的任意曲面的全電流等于通過以該曲線為邊界的任意曲面的全電流SCtSDJlH

11、ddt DJH( (全電流定律全電流定律) )傳導(dǎo)電流和時(shí)變電場(chǎng)均傳導(dǎo)電流和時(shí)變電場(chǎng)均激發(fā)時(shí)變磁場(chǎng)激發(fā)時(shí)變磁場(chǎng)安培定律安培定律高斯電場(chǎng)定律：電場(chǎng)通過閉合曲面高斯電場(chǎng)定律：電場(chǎng)通過閉合曲面S的凈通量等于的凈通量等于S所包圍體積所包圍體積V中的總電荷。中的總電荷。 D微分形式微分形式穿過封閉曲面的電通量等于該穿過封閉曲面的電通量等于該封閉曲面包圍的自由電荷量封閉曲面包圍的自由電荷量高斯磁場(chǎng)定律：通過閉合曲面高斯磁場(chǎng)定律：通過閉合曲面S的磁通量橫為零。的磁通量橫為零。高斯磁場(chǎng)定律說明磁單極子不存在。高斯磁場(chǎng)定律說明磁單極子不存在。0 B微分形式微分形式穿過封閉曲面的磁通量恒穿過封閉曲面的磁通量恒等于

12、等于0 0麥克斯韋方程描述了空間電磁場(chǎng)與場(chǎng)源之間的關(guān)麥克斯韋方程描述了空間電磁場(chǎng)與場(chǎng)源之間的關(guān)系。麥克斯韋的四個(gè)方程分別表達(dá)了：系。麥克斯韋的四個(gè)方程分別表達(dá)了：變化的磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生電場(chǎng)（法拉第電磁感應(yīng)定變化的磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生電場(chǎng)（法拉第電磁感應(yīng)定律）律） ；電流和變化的電場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生磁場(chǎng)的（麥克斯韋電流和變化的電場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生磁場(chǎng)的（麥克斯韋修正的安培環(huán)路定律）；修正的安培環(huán)路定律）；電荷是如何產(chǎn)生電場(chǎng)的（高斯定理）；電荷是如何產(chǎn)生電場(chǎng)的（高斯定理）；驗(yàn)證了磁單極子的不存在（高斯磁場(chǎng)定律）。驗(yàn)證了磁單極子的不存在（高斯磁場(chǎng)定律）。而當(dāng)而當(dāng)0;0Jq這時(shí)空間存在變化的電磁場(chǎng)（自由電磁場(chǎng)）這時(shí)空間存

13、在變化的電磁場(chǎng)（自由電磁場(chǎng)） 電磁波電磁波表明變化電場(chǎng)與變化磁場(chǎng)相互激發(fā)，相互依存的關(guān)系！表明變化電場(chǎng)與變化磁場(chǎng)相互激發(fā)，相互依存的關(guān)系！t DHt BE0B0 DSCtSDlHd dd dSCtSBlEdd0dSSB0SSD d d 1.2 邊界條件從一種媒質(zhì)進(jìn)入到另一媒質(zhì)時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量從一種媒質(zhì)進(jìn)入到另一媒質(zhì)時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E的切的切向分量在分界面上是連續(xù)的，矢量向分量在分界面上是連續(xù)的，矢量D的法向分量在的法向分量在分界面上是不連續(xù)的分界面上是不連續(xù)的012EEnttEE12s12DDnsnnDD12從一種媒質(zhì)進(jìn)入到另一媒質(zhì)時(shí)，矢量從一種媒質(zhì)進(jìn)入到另一媒質(zhì)時(shí)，矢量B的法向分量在的法向分

14、量在分界面上是連續(xù)的，矢量分界面上是連續(xù)的，矢量H的切向分量在分界面上的切向分量在分界面上是不連續(xù)的是不連續(xù)的sttJHH12sJHHn12012BBnnnBB12兩種特殊的邊界條件：兩種特殊的邊界條件：1 1）兩種理想介質(zhì)分界面上的邊界條件：假設(shè)分界）兩種理想介質(zhì)分界面上的邊界條件：假設(shè)分界面上沒有自由電荷和傳導(dǎo)電流，則面上沒有自由電荷和傳導(dǎo)電流，則 D D 和和 B B 的法向的法向分量以及分量以及 E E 和和 H H的切向分量都是連續(xù)的；的切向分量都是連續(xù)的；2 2）理想導(dǎo)體表面的邊界條件：自由電荷和電流都）理想導(dǎo)體表面的邊界條件：自由電荷和電流都集中在表面，集中在表面，E E 總是垂

15、直于理想導(dǎo)體的表面?？偸谴怪庇诶硐雽?dǎo)體的表面。 本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系場(chǎng)量與場(chǎng)量之間的關(guān)系場(chǎng)量與場(chǎng)量之間的關(guān)系：線性、均勻、各向同性：線性、均勻、各向同性：媒質(zhì)的參數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)的大小無關(guān)：媒質(zhì)的參數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)的大小無關(guān) ：媒質(zhì)的參數(shù)與位置無關(guān)：媒質(zhì)的參數(shù)與位置無關(guān) ：媒質(zhì)的參數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)的方向無關(guān)：媒質(zhì)的參數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)的方向無關(guān) ：媒質(zhì)參數(shù)與頻率無關(guān)：媒質(zhì)參數(shù)與頻率無關(guān)1.3 1.3 媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系（各向同性線性均勻媒質(zhì)）（各向同性線性均勻媒質(zhì)）1.3 1.3 媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系第1章 電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)：介電常數(shù)，單位是法拉每米（：介電常數(shù)，單位是法拉每米（F/mF/m）, ,可認(rèn)為是單位長度

16、的電容。可認(rèn)為是單位長度的電容。：磁導(dǎo)率，單位是亨利每米（：磁導(dǎo)率，單位是亨利每米（H/mH/m）, ,可認(rèn)為是單位長度的電感。可認(rèn)為是單位長度的電感。：電導(dǎo)率，單位是西門子每米（：電導(dǎo)率，單位是西門子每米（S/mS/m）, ,可認(rèn)為是單位長度的電導(dǎo)?？烧J(rèn)為是單位長度的電導(dǎo)。E JH,B , ED簡單媒質(zhì)的簡單媒質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系：本構(gòu)關(guān)系：自由空間：000 , , =0 =0 理想媒質(zhì)理想媒質(zhì)= 理想導(dǎo)體理想導(dǎo)體0 導(dǎo)電媒質(zhì)導(dǎo)電媒質(zhì) 足夠大：良導(dǎo)體足夠大：良導(dǎo)體0rm/H104700rm/F10854.8m/F103611290m;/S103絕緣體m/S107金屬為電導(dǎo)率為電導(dǎo)率: : 為介電常數(shù)

17、為介電常數(shù): : ，其中，其中 為磁導(dǎo)率為磁導(dǎo)率: : ，其中，其中 均勻理想媒質(zhì)中的麥克斯韋方程組的微分均勻理想媒質(zhì)中的麥克斯韋方程組的微分形式形式 0 E0 Ht HEt EH1.4 1.4 無線電波的輻射無線電波的輻射物理意義：電場(chǎng)隨時(shí)間的變動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)物理意義：電場(chǎng)隨時(shí)間的變動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間的變動(dòng)產(chǎn)生電場(chǎng)，能量交夫替變換，形隨時(shí)間的變動(dòng)產(chǎn)生電場(chǎng)，能量交夫替變換，形成電磁波。成電磁波。麥克斯韋方程組說明變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁麥克斯韋方程組說明變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。這種電磁場(chǎng)在空間交替變換，綿延不斷場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。這種電磁場(chǎng)在空間交替變換，綿延不斷向外傳播的過

18、程就是電磁波的輻射過程。向外傳播的過程就是電磁波的輻射過程。產(chǎn)生輻射場(chǎng)的前提條件是要有產(chǎn)生輻射場(chǎng)的前提條件是要有位移電流位移電流。tDJd tt BDEHJ tBE tDHJ tD位移電流1.4 無線電波的輻射無線電波的輻射電磁波發(fā)射條件電磁波發(fā)射條件：有能量來源：發(fā)射機(jī)，潰電線有能量來源：發(fā)射機(jī)，潰電線（發(fā)射機(jī)與天線的連接線），是有線傳輸線（發(fā)射機(jī)與天線的連接線），是有線傳輸線 有效有效發(fā)射的其他條件發(fā)射的其他條件?例例1：雙線傳輸線：雙線傳輸線例例2：LC振蕩回路振蕩回路（存儲(chǔ)能量、振蕩周期）（存儲(chǔ)能量、振蕩周期）怎樣有效怎樣有效發(fā)射電磁波發(fā)射電磁波?電容儲(chǔ)存電能 電感儲(chǔ)存磁能/CS d2

19、Ln V212WmLI212WeCU發(fā)射電磁波（場(chǎng)分布在全空間）：減小L，C形成開放電路開放電路 LC振蕩回路，最后演變成一根振蕩回路，最后演變成一根直導(dǎo)線直導(dǎo)線，電路變成開放電路。這，電路變成開放電路。這根直導(dǎo)線就是根直導(dǎo)線就是傳說中的線天線傳說中的線天線，用來向外輻射電磁波。電流在，用來向外輻射電磁波。電流在導(dǎo)線上往復(fù)流動(dòng)來回振蕩，導(dǎo)線兩端（電容器的兩個(gè)極板）每導(dǎo)線上往復(fù)流動(dòng)來回振蕩，導(dǎo)線兩端（電容器的兩個(gè)極板）每一端都有正負(fù)電荷電荷交替出現(xiàn)，兩端電荷的極性相反。當(dāng)導(dǎo)一端都有正負(fù)電荷電荷交替出現(xiàn)，兩端電荷的極性相反。當(dāng)導(dǎo)線的長度線的長度0時(shí)，稱為時(shí)，稱為電基本振子電基本振子 。+ + +

20、+ - - - -IEH+-tqqmsintIImcos周圍形成位移周圍形成位移電流電流t E電波傳播：電波傳播：主要研究電磁波在介質(zhì)中傳播的主要研究電磁波在介質(zhì)中傳播的過程中，過程中，電磁波與傳播媒質(zhì)相互作用及其在有關(guān)電子系統(tǒng)電磁波與傳播媒質(zhì)相互作用及其在有關(guān)電子系統(tǒng)工程和環(huán)境探測(cè)研究中的應(yīng)用工程和環(huán)境探測(cè)研究中的應(yīng)用。電波傳播研究的基本問題。電波傳播研究的基本問題是不同頻段的電波通過各種自然環(huán)境媒質(zhì)的傳播效應(yīng)及其是不同頻段的電波通過各種自然環(huán)境媒質(zhì)的傳播效應(yīng)及其在在時(shí)域、空域、頻域的變化規(guī)律時(shí)域、空域、頻域的變化規(guī)律。電波傳播在很大程度上。電波傳播在很大程度上也是一門也是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)實(shí)驗(yàn)

21、性科學(xué)，需要在長期大量的實(shí)測(cè)積累和應(yīng)用，需要在長期大量的實(shí)測(cè)積累和應(yīng)用實(shí)踐中不斷完善和發(fā)展。實(shí)踐中不斷完善和發(fā)展。例：平面電磁波在真空與介質(zhì)中傳播特性比較例：平面電磁波在真空與介質(zhì)中傳播特性比較相速度、波長、波數(shù)、波阻抗等參數(shù)相速度、波長、波數(shù)、波阻抗等參數(shù)22fT2k 221pfufkT1nHaEZnEZHauZTEM波波平面波：電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量都在同一個(gè)平面內(nèi)，平面波：電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量都在同一個(gè)平面內(nèi)，而且在任何兩個(gè)不同點(diǎn)處的平面都是相互平行的。而且在任何兩個(gè)不同點(diǎn)處的平面都是相互平行的。如果平面波等相面上場(chǎng)強(qiáng)的幅度均勻不變，則稱為均如果平面波等相面上場(chǎng)強(qiáng)的幅度均勻不變，則稱為

22、均勻平面波。勻平面波。一、有關(guān)定義一、有關(guān)定義E S = H S = 0均勻平面波為橫電磁波：均勻平面波為橫電磁波： 1.5 1.5 均勻平面波均勻平面波 一個(gè)場(chǎng)矢量是均勻場(chǎng)矢量的準(zhǔn)則意味著一個(gè)場(chǎng)矢量是均勻場(chǎng)矢量的準(zhǔn)則意味著它們必須獨(dú)立于它們必須獨(dú)立于x和和y坐標(biāo)坐標(biāo)0yExExxxxtzEaE),(yytzHaH),(對(duì)于場(chǎng)矢量的正弦穩(wěn)態(tài)變量對(duì)于場(chǎng)矢量的正弦穩(wěn)態(tài)變量)()()()()(zEjdzzHdzHjdzzEdxyyx 簡單形式的解：簡單形式的解：zmzmyzmzmxeEeEHeEeEEjjjjj)(其中其中參數(shù)參數(shù) 指的是衰減常數(shù)，單位是奈培每米（指的是衰減常數(shù)，單位是奈培每米（Np

23、/m）參數(shù)參數(shù) 指的是相位常數(shù)，單位是弧度每米（指的是相位常數(shù)，單位是弧度每米（rad/m）參數(shù)參數(shù) 指的是傳播常數(shù)指的是傳播常數(shù)參數(shù)參數(shù) 指的是媒質(zhì)的固有阻抗，單位是歐姆指的是媒質(zhì)的固有阻抗，單位是歐姆377120103610497000rr00r0ryxHE1.1.均勻均勻平面波波阻抗平面波波阻抗：二、有關(guān)參數(shù)二、有關(guān)參數(shù)均勻平面波波阻抗只與媒質(zhì)特性有關(guān)。均勻平面波波阻抗只與媒質(zhì)特性有關(guān)。2.2.自由空間的波阻抗為：自由空間的波阻抗為：3.3.相速：相速：Sm10318000v*HES*Re21HES真空中的光速：真空中的光速：5.5.電磁波在任意一點(diǎn)的復(fù)功率密度矢量（坡印廷矢電磁波在任意

24、一點(diǎn)的復(fù)功率密度矢量（坡印廷矢量）量）S S：正弦振蕩電磁波的平均功率密度為正弦振蕩電磁波的平均功率密度為:1v4.4.波長：波長：fv2電磁波的極化電磁波的極化電磁波的極化是指電磁波在傳播過程中，在垂直其傳電磁波的極化是指電磁波在傳播過程中，在垂直其傳播方向的平面上，其電場(chǎng)矢量方向端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。播方向的平面上，其電場(chǎng)矢量方向端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 1.6 天線的極化天線的極化垂直極化垂直極化1.6 天線的極化天線的極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是天線極化方向電場(chǎng)的方向就是天線極化方向。一般

25、使用的天線為單極化的一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化極化的情況：垂直極化-是最常用的；水平極化是最常用的；水平極化-也也是要被用到的。是要被用到的。水平極化水平極化EE垂直極化垂直極化1.6.1 雙極化天線雙極化天線 下圖示出了另兩種單極化的情況：下圖示出了另兩種單極化的情況：+45 極化極化 與與 -45 極化，它們僅僅在極化，它們僅僅在特殊場(chǎng)合下使用。特殊場(chǎng)合下使用。 這樣，共有四種單極化了，見下圖。這樣，共有四種單極化了，見下圖。 把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者，合在一起，或者， 把把 +45 極化和極化和 -45 極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線-雙極化天線。雙極化天線。水平極化水平極化+45 極化極化-45 極化極化EEEE 下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天線有兩個(gè)接頭。線，注意，雙極化天線有兩個(gè)接頭。 雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)極化在空間相互正交