电磁场-第七章电磁波

1、第7章 电磁波、辐射、平面电磁波天线与辐射一段金属导线中的交变电流能够向空间发射交替变化的感应电场和感应磁场，这就是无线电信号的发射。相反，空间变的电磁场在遇到金属导线时又可以感应出交变的电流，这对应了无线电信号的接收。在电台进行发射和接收时都希望导线中的交变电流能够有效的转换成为空间中的电磁波，或空间中的电磁波能够最有效的转换成导线中的交变电流。这就对用于发射和接收的导线有获取最佳转换效率的要求，满足这样要求的用于发射和接收无线电磁波信号的导线称为天线。7.1、辐射1.(短)电偶极子产生的时变电磁场l 导线线上无推迟效应+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实线为电场，垂直纸面的为磁场 r 1,r，取 r（1）远场低次项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实线为电场，垂直纸面的为磁场有明确的延迟作用项电力线闭合, 球面波两个主平面:分别指包含天线导线轴的平面(称为 E面)和垂直于天线导线轴的平面(称为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某一点的波阻抗定义为该点的电场强度与磁场强度之比，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能流的传输有方向性，高频易于传输强信号S 4av I l 2rr1T1rT( S ,sin 2 e r0 m r t)d tS av080r 辐射出去的总功率：（对r 处封闭曲面积分)2 1l2 IPSss d220 m sinr sin d d av80r0 0l2 l 2ZI 80 2 I 20 m 3辐射电阻：表示了天线辐射电磁能量的能力2PRIe小灵通的为200米到500米，发送功率均小于500mW，覆盖范围约仅为10mW的发送功率3000

6、mW。小灵通的移动通信系统普通移动600mW至1000mW的发送功率。 l 2R 80 2 e )（2）近场 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，所以分子中不能假设相等，只假设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 方向函数cos l cos cos lF f归一化方向函数sin max2l/=0.52l/=1半波天线2l/=0.5 ，即l/ ，辐射电阻R=73.1；全波天线2l/=1 ，即l/ ，辐射电阻R=199.1；工程上常使用半波天线和全波天线。2l/=1.5例1求业余无线电台的天线长度(信号频率为435MHz)v 300000km/s 300000 103 m/s 0.69m435106 hzf435M