電磁波的輻射ch-資料下載頁(yè)
2024-10-05 00:31本頁(yè)面
【正文】 對(duì)單一頻率電磁場(chǎng) ? ? ? ?,icE x t B x tk? ? ?由 可知 ? ?,p J x t d V??? ?26 運(yùn)算時(shí)保留到（ 1/R）的一次方項(xiàng)，有 ? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ?303300e x p,4e x p e x p1144ik Ric icE x t B x t p nk k c Rik R ik Ric icp n ik n p nk c R k c R??? ? ? ???? ? ? ? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ?201, e x p ,4E x t ik R p n n c B x t ncR??? ? ? ? ? ?若選系統(tǒng)偶極矩方向?yàn)闃O軸，則 ? ?? ?? ?3020e x p, sin41, sin4ik RB x t p ecRE x t p ecR?qq??q???????? ???表明：磁場(chǎng)沿緯線振蕩 ，電場(chǎng) 沿經(jīng)線振蕩。 27 輻射場(chǎng)遠(yuǎn)區(qū)的電場(chǎng)和磁場(chǎng) ? 如電場(chǎng)在空間是嚴(yán)格橫場(chǎng)，則 E 始終沿經(jīng)線，這會(huì)導(dǎo)致有問題的結(jié)果：考慮一個(gè)經(jīng)面（如圖），在極點(diǎn)處，電場(chǎng)線相交，電場(chǎng)不在極點(diǎn)處違反單值性原則。 會(huì)聚于極點(diǎn)的電場(chǎng)線應(yīng)表示在極點(diǎn)有源，這與事實(shí)（極點(diǎn)處滿足 ）不符。 0E?? ? 以上矛盾是由于在推導(dǎo)中忽略了（ 1/R）高階項(xiàng)而導(dǎo)致。事實(shí)上，考慮高階項(xiàng)后，電場(chǎng)線還在同一經(jīng)面上，但在極點(diǎn)附近將偏離橫場(chǎng)（ 圖 54，電場(chǎng)線形成閉合曲線）。 ? 考慮高階項(xiàng)后磁感應(yīng)線仍是緯線，磁場(chǎng)是嚴(yán)格橫場(chǎng)。輻射場(chǎng)是 TM 波。 28 可以通過 Poynting矢量計(jì)算輻射功率。對(duì)于偶極輻射場(chǎng)，注意到 ，有 ? ? ? ?,E x t c B x t n??? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?**02222 3 2001Re Re , ,22, sin2 3 2cS E H B x t n B x tpcB x t n ncR?q? ? ???? ? ? ? ?????總輻射功率（單位時(shí)間內(nèi)穿過某一球面的能量） 222230s in32pP S R d dc q??? ? ? ???球坐標(biāo)下 22s i n s i n s i nd S R d R d R d d R d d d dq q ? q q ? q q ?? ? ? ? ? ? ?29 ? ? ? ?22222 3 2 300222333000223300sin sin 2 sin sin32 3211 c os c os c os c os16 16 32216 3 12ppP d d dccppdccppcc?q q q ? ? q q q? ? ? ?q q q q? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? ? ? ???????? ? ??????? ??30 由 可知沿極軸方向（ q ? 0 ， ?）無輻射能流（ S = 0） ；在 q ? ?/2 ）平面，輻射最強(qiáng)。 ，頻率變高時(shí)，輻射功率迅速增加。 總輻射功率 P與 R無關(guān) ,保證電磁能量可以傳播到無窮遠(yuǎn)。 2 4P p P ?? ? ?222 3 20sin32 pSncR q???輻射場(chǎng)近區(qū) 1 e x p ( ) ~ 1r k r i k rl ? ? ? ? ? ?所以 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?00 e x p, e x p44J x i k r t J xA x t d V d V i trr??? ????? ? ??? ? ???表明勢(shì)函數(shù)與源近似作同步變化，即可忽略推遲效應(yīng)。輻射電場(chǎng)主要是縱向場(chǎng)。（ ） ? ?,0A x t? ? ?在輻射場(chǎng)遠(yuǎn)區(qū)，電場(chǎng)主要是橫場(chǎng)。感應(yīng)區(qū)應(yīng)是一過渡區(qū)。 31 短天線的輻射 輻射電阻 振蕩器供給直導(dǎo)線電流，直導(dǎo)線總長(zhǎng)度為 l 。設(shè)導(dǎo)線上電流為 021I I zl????????電流在中心點(diǎn)最大，在兩端點(diǎn)為零。 當(dāng) l ?? l 時(shí) ，可看成小區(qū)域電流系統(tǒng)，討論該系統(tǒng)的電偶極輻射。其電偶極矩變化率 ? ? ? ?/ 2 / 2 00 0 0/ 2 0 / 22 2 1, 1 12llp J x t d V I z d z I z d z I z d z I lll??? ? ? ???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?實(shí)際上，前面的電流表達(dá)式中應(yīng)該有時(shí)間部分，所以 ? ? ? ?0011e x p e x p22p I l i t p i I l i t? ? ?? ? ? ? ? ?32 輻射功率 ? ?2 2 220 00330 0 01 2 4 8 1 2p Il I lP cc ? ??? ? ? ? ? l??? ? ? ???? 電磁能量不斷向外輻射，電源需不斷提供能量以維持輻射。可以用一個(gè)電阻損耗來等效輻射損耗。設(shè)電阻 R 上電流為 ? ?0 e x pI I i t??? ，電阻 瞬時(shí)損耗功率 為 2RP I R?其 平均損耗功率 為 *2011Re ( )22RP I I R I R??短天線輻射的等效電阻稱為 輻射電阻 22001976 llR ?? ? l l? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?（歐姆） 輻射電阻是衡量天線輻射能力的物理量。增加天線長(zhǎng)度是提高天線輻射能力重要手段，當(dāng) l 增大到與 l 可比擬時(shí)，已不能把短天線輻射簡(jiǎn)單看為偶極輻射。
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