【正文】 別輸入電阻和輸入電抗 。 ehm a x0m a x12leI ll z d zIl???8． 5 接收天線 1． 電磁波的接收 天線用作接收，作用與發(fā)射相反，是把空間電磁波的能量轉(zhuǎn)換為天線上振蕩電流的能量，通過饋線傳輸?shù)浇邮諜C。 定義為：設(shè)天線的最大接收方向?qū)蕘聿ǚ较?， 天線與負載匹配且無損耗 ， 天線的接收功率為 Pr， 設(shè)想此功率等于穿過與來波方向垂直的面積 Ae的輻射功率 （ Pr＝ Sav 對稱振子天線 的方向圖如圖 。 與這對振子相鄰的前 、 后兩對振子 ， 一對起引向器作用 ， 另一對起反射器作用 ， 構(gòu)成一個工作單元 ， 成為一個 “ 有效工作區(qū) ” 。 圖 對數(shù)周期天線的方向圖 ? ?1 5 2 5 044LH N LLL ?? ? ? ?。 例如工作波長 λ ＝ 4L4時，第四對振子的長度恰好是半波長，處于諧振狀態(tài)，第五對振子是引向器，第三對振子是反射器，構(gòu)成一個有效工作區(qū)。雙錐天線工作的頻率范圍一般是 30MHz～ 300MHz。接收天線接收的功率為 （ ） 由（ ）式和（ ）式可以導出 （ ） 其中 Gr是接收天線的增益，這里設(shè)接收天線的效率為 1。天線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 ??E = E + E? ?? ? ? ?c os2 si n e d d E dlE l E l f? ? ???? ?????? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?? ? ?E l E + E l圖 接收天線 一般線天線上的感應(yīng)電動勢可以寫為 （ ） 其中 le是天線的有效長度。輸入阻抗的計算是比較困難的，大多數(shù)天線的輸入阻抗在工程中采用近似計算或?qū)嶒灧椒y定。 天線的增益定義為 G＝ η D （ ） 也可用分貝表示 G(dB)=10lgG （ ） 所以增益 G不僅表示了天線輻射能量集中的程度，也包含了天線的損耗。用來描述方向圖 特性 的參數(shù)通常有 主瓣寬度、旁瓣電平、前后比等。 例如圖 (a)中 P P2兩點表示天線在不同方向上 ， 相同距離處輻射場強的相對大小 。 , , 0 mmm m mmmmtt??????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?EHH E JHE, , , , , e m e m e m e m? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?E H H E J J8． 3． 2 磁偶極子天線的輻射 磁偶極子天線的實際模型是一個小電流環(huán)，如圖 ，它的周長遠遠小于波長，所以環(huán)上的各點的電流 （包括相位）可以看作是相等的，它的半徑遠遠小于場點 P到磁偶極子天線中心 I的距離。 jmI I e ?? ⑶ 輻射功率和輻射電阻 自由空間無損耗，以偶極子天線為中心作一球面，天線輻射出去的功率 P等于平均能流密度 Sav沿球面的積分 天線輻射的功率可看作被一個等效電阻 “ 吸收 ” ，稱為輻射電阻，定義式為 （ ） 把（ ）式代入（ ）式可得偶極子天線的輻射電阻為 （ ） ? ? ? ?2222002222si n si n22 80 3avsIlP S ds r d drI l lIW??? ? ? ? ??????????? ? ???????? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ?2rPRI?? ?228 0 rlR ???????????例題 ： 某發(fā)射電臺輻射功率 10KW， 用偶極子天線發(fā)射，求在天線的垂直平分面上距離天線 1km處的 Sav和 E； 在與天線的垂直平分面成何角度時， Sav減小一半？ 解：由 其中 η ＝ 120π ， θ ＝ π /2， 由以上兩式消去 可得 22s in2avIlSr???????????22280 lPI??????????2Il????????2223 0 .1 1 9 4 1 0 /8avPS W mr??? ? ?1 R e2av????????由*S E H212a v m mES E H E H?? ? ? ? ?， E、 H 同頻率、同相位，所以 （ 1） （ 2） 由（ 1）式， ，所以 ? ?0 .6 7 /avE S V m?? ? ?2 1sin2? ?1s in , = 4 52???22221s in s in2 2 2 2avI l I lSrr?? ? ?????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?8． 3 磁偶極子天線的輻射 8． 3． 1 電與磁的對偶性 按照現(xiàn)有的電磁理論 ,電場是由電荷產(chǎn)生的 ,電荷定向運動形成電流 ， 電流是產(chǎn)生磁場的源 。所以近區(qū)的電場是偶 極子上的瞬時偶極子產(chǎn)生的，與靜電場分布相似；近區(qū)的磁場是偶極子上的瞬時電流元產(chǎn)生的，與恒定磁場分布相似；因此天線近區(qū)是感應(yīng)場。 t kr? ? xzyr P波 源觀 察 點1vk? ? ???rtv?1vk? ? ???kv??電磁場，并以一定的速度向遠方傳播，這樣的時變電磁場就是電磁波。（ ）和（ ）式形式上相同，首先求解標量方程（ ）式，先考慮兩種特例： ⑴ 在恒定電場中，標量電位滿足泊松方程 泊松方程的解為 （ ） ⑵ 在時變場的無源區(qū)，標量位滿足齊次方程 討論沿 r 方向傳播的均勻球面波，在球坐標系中， ，代入（ ）式可得 ? ?2 8 . 5??? ? ? ?14dr????? ???? ?? ?22 0 8. 7k? ? ? ? ?? ?,rt? ? ?2221 0rkr r r??? ? ? ? ? ???????? ?22 8 .4k ??? ? ? ? ? ?? ?22 k ?? ? ? ?A A J 8. 322k ??? ? ? ? ? ?令 ，上式可以改寫為 上式是一個二階齊次常微分方程，解可以寫為 其中第一項表示沿 rz 軸正方向傳播的入射波，第二項表示沿rx軸負方向傳播的反射波。 3. 影響輻射強弱的原因 （ 1）源電路尺寸與輻射波的波長相比擬時輻射較為明顯。 天線是電磁輻射的基本裝置，因此，電磁輻射的問題又是已知天線上的電流分布，求解空間中的電磁場分布以及其電磁波在空間傳播的問題。我們利用推理的方法來解，既能得到正確的結(jié)論，又能加深理解其中的物理意義。這說明時變源激勵時變 場點 r處的 A和 Φ變化的相位較其源 J和 ρ落后 。 I2．電偶極子天線的輻射 ⑴ 輻射場表達式 圖 8. 2 閉合的 LC振蕩電路演變?yōu)檎袷幣紭O子 ~ ① 設(shè)偶極子天線上的電流為 ，在空間產(chǎn)生的矢量位（達朗貝爾方程的解） （ ） 由偶極子天線的電特性①、