電磁場-第七章電磁波

1、第7章 電磁波、輻射、平面電磁波天線與輻射一段金屬導(dǎo)線中的交變電流能夠向空間發(fā)射交替變化的感應(yīng)電場和感應(yīng)磁場，這就是無線電信號的發(fā)射。相反，空間變的電磁場在遇到金屬導(dǎo)線時又可以感應(yīng)出交變的電流，這對應(yīng)了無線電信號的接收。在電臺進行發(fā)射和接收時都希望導(dǎo)線中的交變電流能夠有效的轉(zhuǎn)換成為空間中的電磁波，或空間中的電磁波能夠最有效的轉(zhuǎn)換成導(dǎo)線中的交變電流。這就對用于發(fā)射和接收的導(dǎo)線有獲取最佳轉(zhuǎn)換效率的要求，滿足這樣要求的用于發(fā)射和接收無線電磁波信號的導(dǎo)線稱為天線。7.1、輻射1.(短)電偶極子產(chǎn)生的時變電磁場l 導(dǎo)線線上無推遲效應(yīng)+q (t)()qqtsm2ldq mctos It)i( q s)md

2、t-q (t)1je 2I & Izm dl r2Aeeri t r i t r lv v r dl rez 0ez A 044reyl0I& e j r 4 rr&lez A x v0 I& e j r l4 rr&ez er er sin eA rr&r&11H A r2 sinr00I& ej r l cosA&r A&0A&r A& cos 0r r4 I& ej r l sinH& r 0 0A& A& A& sin 0H& 4 r 02 e j rsin 11I&l H& r 2 j r4&I&l 3 ej r cos 1 1 Er232 E& rj r03j rsin 1 1 1

3、 I&l e j r r2 r34 j0 E& 0r& 1r& E H j0zA+q (t)er01je 2I & Ilm2ey-q (t)sin 1 I&l e2xj r1 r 2&H j r4Im l sin 1 21r 2 Hs2sr4rr2 Im l cos 13 1Ersrsr rr2 232 0I l 3sin 1 11Er r m s sr sr2r34 2 r0實線為電場，垂直紙面的為磁場 r 1,r，取 r（1）遠場低次項Im l cos 13 1Er srsr rr2 232 0I l 3sin 1 11Er r m s srsr2r34 r2 0 E&0I&rj rI l

4、 2 sin e3lsin 1 E& E msr40 r 4l e20j rj r1I&I l sin sin H( H& )msintr 4 j r4 r實線為電場，垂直紙面的為磁場有明確的延遲作用項電力線閉合, 球面波兩個主平面:分別指包含天線導(dǎo)線軸的平面(稱為 E面)和垂直于天線導(dǎo)線軸的平面(稱為H面) E&0I& lrj re 3l 2 sin 4 0rIsin1 E& Ems r0j r j4r1H&I& l2Im l sin esinH(sintr) 4 j r 4 r某一點的波阻抗定義為該點的電場強度與磁場強度之比，即 E&10377Z120ZH&0v000 I l sin 2

5、3 0r r er t) m IqmS(, rs rm4 r 1T I l 2rr1rT( S ,r t)dsin 200mr te rS av80能流的傳輸有方向性，高頻易于傳輸強信號S 4av I l 2rr1T1rT( S ,sin 2 e r0 m r t)d tS av080r 輻射出去的總功率：（對r 處封閉曲面積分)2 1l2 IPSss d220 m sinr sin d d av80r0 0l2 l 2ZI 80 2 I 20 m 3輻射電阻：表示了天線輻射電磁能量的能力2PRIe小靈通的為200米到500米，發(fā)送功率均小于500mW，覆蓋范圍約僅為10mW的發(fā)送功率3000

6、mW。小靈通的移動通信系統(tǒng)普通移動600mW至1000mW的發(fā)送功率。 l 2R 80 2 e )（2）近場 r 1, r1, r，取 rH& 0 I& S 3rE& &j r 1esinH& Z Z 377( )0H r 004sin & I& S 2 e j r10E r 4&1 1I& S 3e j r2cos H r H &- j r 2 r 3 1 1 1I& S 3e j r4sin& rj r 21j r 2 r 3sin 1I& S 2e j r E04 r r 1, r2l，所以分母中r1r2r0由于相位差敏感，所以分子中不能假設(shè)相等，只假設(shè)r1，r2，r0相互平行。 r0

7、z cos ,( z 0 )r1rzP r z cos r z cos ,( z 0 )rl1200lz j r 20ll2IsinesinE&j0d zr4 r2200dzlz j r1Isinesinj0d z4 r1j r0r2j I000l2sinlz ed zE&z cos 0sin4 r00dzl0 l z ej r0d z z cos sin2 cos l cos cos l j r2j Isin4 e00sin-l2r00cos l cos cos l sin cos l cos cos l j rj I e002 0 r0j rj60Ie00sin r0cos l cos cos lj r0j60 IeE& 0r0 sin cos l cos cos l sin f 方向函數(shù)cos l cos cos lF f歸一化方向函數(shù)sin max2l/=0.52l/=1半波天線2l/=0.5 ，即l/ ，輻射電阻R=73.1；全波天線2l/=1 ，即l/ ，輻射電阻R=199.1；工程上常使用半波天線和全波天線。2l/=1.5例1求業(yè)余無線電臺的天線長度(信號頻率為435MHz)v 300000km/s 300000 103 m/s 0.69m435106 hzf435M