【文章內(nèi)容簡介】 k r j t k rU r t c e c e?????????? （其中 1c 、 2c 為待定系數(shù)） （ 24） 假設(shè) (, )Urt 僅是2 ()rft???的函數(shù)，則 21( , ) ( )rr t f tr? ??? （ 25） 位于坐標(biāo)原點(diǎn)的靜止電荷 ??? 產(chǎn)生的標(biāo)量電位為 () 4r r??? ????? （ 26） 由于靜態(tài)場是時變場的特殊情況，則時變場的標(biāo)量位應(yīng)為 ()( , ) 4 rtrt r???? ?????? （ 27） 則體積 ? 內(nèi)部分布電荷產(chǎn)生的標(biāo)量位為 ()1( , ) 4 rtr t dr? ? ????? ?? ? （ 28） 上式表明在 r 點(diǎn)處 t 時刻的標(biāo)量電位不是由 t 時刻體積 ? 內(nèi)的電荷密度決定，而是由()rt ?? 時刻的電荷密度決定，觀察點(diǎn)的位場變化滯后于源的變化，滯后的 r? 時間是源的變動以速度 1??傳播距離到觀察點(diǎn)所需要的時間。 [1] 4 電偶極子的近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場 近區(qū)場 近區(qū)場是指從源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離 r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長，即 r ? ， 2 1kr r??? 。其電場、磁場的表示式為 3 c os2r IdlEj r ?????? （ 29） 3 sin4 IdlEj r? ?????? （ 210） 2 sin4IdlH r? ??? （ 211） 近場區(qū)明顯的特點(diǎn)是電場強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度有 2? 的時間相位差。即 rE 、 E? 與 H? 相差一個因子 j 。 這就意味著 rEH? 以及由 EH??所形成的功率密度的平均值等于零。近區(qū)場形成的坡印廷矢量的平均值等于零，即近區(qū)場只存在能量的交換而無能量的傳播，亦為感應(yīng)場。 遠(yuǎn)區(qū)場 遠(yuǎn)區(qū)場指源點(diǎn)到場點(diǎn)的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長，即 r ? ， 2 1kr r??? 。其電場、磁場的表示式為 sin2 jk rIdl kE j er? ?? ?? ?? （ 212） sin2 jk rIdlH j er? ?? ?? （ 213） 遠(yuǎn)區(qū)場明顯的特點(diǎn)是電場強(qiáng)度 E? 與磁場強(qiáng)度 H? 的時間相位相同。它們形成了功率密度，即遠(yuǎn)區(qū)場形成向 r 傳播的能量，亦遠(yuǎn)區(qū)場又稱為輻射場。 3 天線的電參數(shù) 天線的作用是發(fā)射或接收電磁波。 為了評價一副天線技術(shù)性能的優(yōu)劣，必須規(guī)定一些能表征其性能的參數(shù)。根據(jù)互易原理，同一副天線用作發(fā)射和接收時，其特性參數(shù)是相同的，只是具體含義有所不同。 則 下面 只選擇其中的一項來 定義各參數(shù)。 [2] 天線方向圖 有關(guān)天線的很多特性如輻射場的振幅、相位、極化等都是與方向有關(guān)的，天線的方向性主要是指場振幅隨方向的變化。方向性函數(shù)是描述天線輻射場的大小與方向之間關(guān)系的函數(shù)，為了便于作圖和比較不同天線的方向性，往往采用歸一化方向圖。 將天線置于球坐標(biāo)系中，由于天線的定向輻射（接收）作用，它在距離 r的球面上各 5 點(diǎn)的輻射 （接收）強(qiáng)度是不相同的，即是角坐標(biāo) ? ?,?? 的函數(shù)，可寫為 ( , )E Af ??? ，其中A為比例系數(shù) 。 將其歸一化得 max( , )( , ) fF f???? ? （ 31） 其中 maxf 為方向性函數(shù) ( , )f ?? 的最大值。 [3] 根據(jù)方向性函數(shù)所描繪出的圖形稱為天線的方向圖；表示輻射 （或接收）場強(qiáng)振幅方向特性的稱為場強(qiáng)振幅方向圖；表示輻射（或接收）功率方向特性的稱為相位方向圖，表示極化特性的稱為極化方向圖。 工程上為了方便表示，常采用 E平面和 H平面這兩個相互正交主平面上的剖面圖來描述天線的方向性，亦可 采用直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)。 圖 31 天線方向圖 主瓣寬度 主瓣寬度是強(qiáng)方向性天線最重要的參數(shù)之一，一般是指半功率主瓣寬度（ 3dB 寬度）。即方向圖主瓣上兩個半功率電平點(diǎn)之間的夾角 (即場強(qiáng)從最大值降到 12倍處之間的夾角 )。如圖 31所示， 主瓣寬度越小說明天線輻射能量越 集中（或接收能力越強(qiáng)），定向作用或方向性越強(qiáng)。 6 旁瓣電平 沒有一種天線能夠把所有的能量都輻射在一個期望的方 向上，一些能量不可避免地向其他方向上輻射。如圖 31 所示，這些能量電平低于主瓣， 即天線方向圖主瓣兩旁的小波瓣叫做旁瓣，也叫副瓣。旁瓣電平也是天線最主要的指標(biāo)之一，旁瓣不僅損失能量降低系統(tǒng)效率，還是干擾源之一。所以通信系統(tǒng)為了獲得良好的性能需要對旁瓣的峰值加以限制。通常用分貝表示為 db 20 l g 副 瓣 最 大 場 值副 瓣 電 平 （ ）主 瓣 最 大 場 值? （ 32） 因為副瓣方向通常是不需要輻射（或接收）能量的方向，因此天線的副瓣電平越低，表示天線在不需要的方向上輻射的能量越弱，或可以說這些方向上對雜散來波的抑制能力越強(qiáng)。 如圖 31 所示的天線的方向圖，智能天線系統(tǒng)的主要目的是使用戶期望的信號盡最大可能到達(dá)主瓣上，并使主瓣寬度盡量小，使干擾的信號盡量到達(dá)副瓣上。 天線方向系數(shù) 對于發(fā)射天線來說，方向性系數(shù)是表征天線輻射能量在空間分布的集中程度的量，其定義式為 0( , )( , )D ???? ?? ? (33) 其中 ( , )??? 為輻射強(qiáng)度， 0? 為平均輻射強(qiáng)度。 對于接收天線來說，方向性系數(shù)表征天線從空間接收電磁能量的能力，其定義式為 0( , )( , ) rrpD p???? ? (34) 其中 ( , )rp ?? 為天線在某方向接收時向負(fù)載輸出的功率， 0rp 為點(diǎn)源天線在該方向向負(fù)載輸出的功率。 天線增益 天線增益是表征天線輻射能量集束程度和能量轉(zhuǎn)換效率的參量 ,且天線增益與很多參數(shù)有關(guān)，如輸入天線的功率、觀察點(diǎn)方向和輻射場的極化都會影響天線 的 增益。 一般情況下，在方向 k 上的天線的全極化增益表示為 24( ) ( )nG k A kp?? (35) 7 在實際應(yīng)用中，一般采用峰值增益的定義，即以 ?k 為自變量， ()Gk的最大值稱為峰值增益。則全極化的峰值增益為 2m a x m a x4( ) ( )nG G k A kp??? (36) 天線的噪聲溫度 天線在接收和處理有用信號 時 ，不可避免地接收的某些干擾信號。天線周圍介質(zhì)，都會產(chǎn)生熱輻射。熱輻射波被天線接收輸入接收機(jī)，成為熱起伏噪聲干擾，成為天線噪聲。 對于一個高分辨的天線，影響它發(fā)現(xiàn)較弱信號的主要因素是天線噪聲。將終端的噪聲功率記為 ap ，則 ap 和天線的噪聲溫度 aT 之間的關(guān)系為 aa pT kf? ?? (37) 其中 k? 為玻耳茲曼常數(shù)， f? 為接收系統(tǒng)的帶寬 。 [3