第9章電磁波輻射(文件)
【正文】 ???222 EjJH??? ??????22 HjE?? ?????? ， ， 第九章 電磁波輻射 靜電場問題的類型 場、源間互易關(guān)系 21212121 )()( JEEEHHjHE???????? ?????????? ???12212112 )()( JEEEHHjHE???????? ?????????? ???21121221 )( JEJEHEHE???????? ????????? ?dJEJESdHEHE vs )()( 21121221 ????????? ???????? ??電磁場的 互易定理 當(dāng)所取體積分為整個空間時，左邊的面積分為零 ?? dJEdJE vv ??????? 1221 ????第九章 電磁波輻射 無源區(qū)域場的互易關(guān)系 第九章 電磁波輻射 如果 S S2 是導(dǎo)體的邊界，如天線表面，則因切向電場應(yīng)為零，則有： 無源區(qū)域積分時，右邊體積分為零。線性空間中的 電磁場也具有互易性 。 第九章 電磁波輻射 磁偶極子天線與基本電振子天線是一組互為對偶的天線 。 rarr ?? （參見 ） 第九章 電磁波輻射 )(2s i n)1(4 )( krtjejkrr kaIaA ???? ?? ??????j k rm ejkrkrrpA ???? )1(4 2 ?????代入磁矩 這就是 基本磁偶極子天線在遠(yuǎn)區(qū)輻射的滯后矢量磁位 j k rmj k rmrekrjrkrkpaekrjrkrkpaAH?????????????????? s i n)111(4 c o s)11(21222222????第九章 電磁波輻射 因僅考慮遠(yuǎn)區(qū)的輻射問題，故有 rλ和 kr1 ，因此式中只保留含 1/r的項，則基本磁偶極子的輻射磁場只有： j k rm erkpH ???? ??? s i n42j k rm ekrpE ??? ???? s i n420麥克斯韋方程組 rav aHEHES???? )Re (21)Re (21 **?????? 基本磁偶極子天線與基本電振子天線一樣，向空間 輻射球面電磁波 ；與基本電振子天線不同的是電場和磁場在球面上互換了位置，但其坡印廷矢量仍指向 的正方向。)( 39。39。 sip m ?? ?磁偶極子天線的磁矩為： 磁偶極子天線與磁偶極子不同，在磁偶極子上，電流恒定，而磁偶極子天線上電流 i=Iejωt是變化的電流。 相同ErrPPD |),( 0???對于點源天線，在半徑為 r的球面上穿過的總功率為： 220 41202 rEPr ??? ???? ?? ? ?????????20 022s i n4),(ddEED代入 Eθ可得： ? ?? ? ???????????20 022s i n),(),(4),(ddffD第九章 電磁波輻射 對基本電振子天線， f(θ ,φ )=sin(θ )，則： ??? 2s i ),( ?D在最大輻射方向上： )( )( dBDDD ??? ，或倍第九章 電磁波輻射 例 如圖所示，當(dāng) 2l=，此對稱天線稱為半波天線，其饋電（天線上的電流分布）方式為： 試求半波天線的輻射電場和方向性函數(shù)，并畫出半波天線的方向性圖。 天線向空間輻射功率，因此，可以將空間視為天線的負(fù)載，用一個負(fù)載阻抗來描述，這個阻抗稱為 輻射阻抗 。將一個以基本電振子為球心的球面包圍電振子，則穿出球面的總功率就是基本電振子的總輻射功率。 ???? c os203rIljEr ??????? s i n403rIljE ????? s in4 2rIlH ?第九章 電磁波輻射 在遠(yuǎn)區(qū)，即 rλ和 r l、 kr1的區(qū)域中，此時在 Hφ和Eθ表達(dá)式中可略去 r 2和 r 3的項，由于 Er較 Eθ小一個數(shù)量級，故 Er也可忽略不計，于是得到基本電振子的 遠(yuǎn)區(qū)場 為： j k rerIljE ?? ????? s i n40j k rerIljH ?? ?????? s i n4000???? ?? HHEE rr 第九章 電磁波輻射 基本電振子的輻射特性 基本電振子向空間輻射一個球面波 遠(yuǎn)區(qū)場只有 Eθ 、 Hφ分量，且二者同相，同時與 成正比，表示電場和磁場的振幅與 r成反比，而相位隨 r的增大而連續(xù)滯后，在半徑為 r的球面上各點的電場和磁場具有相同的相位，即等相面為球面，也就是電磁波的波陣面為一球面。磁場與恒定的小電流環(huán)的磁場強度公式相同。它是一段長度 l λ（ λ為工作波長），線上電流等幅同相，電流振幅值為 I0的線電流單元。也就是說， 觀察點 的位場的變化滯后于源的變化，滯后的時間 正是電 磁波傳播距離所需要的時間。)(39。)(39。
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