第八章电磁辐射

第八章电磁辐射第1页，共11页，2023年，2月20日，星期三其解为：在第4章引入了动态矢量位和动态标量位：在洛仑兹条件下，其方程为滞后位yzxPO8.1滞后位第2页，共11页，2023年，2月20日，星期三由此可知：在离开原点的r点处，t时刻场点处的标量位变化滞后于源点的变化。滞后的时间等于源的变动以速度c从源点传播到场点所需要的时间。因此，定义：标量滞后位滞后位（推迟位）的物理意义时刻t空间任意一点r处的位函数并不取决于该时刻的电流和电荷分布，而是取决于比t较早的时刻

的电流或电荷分布。时间

正好是电磁波以速度从源点传到场点所需的时间。第3页，共11页，2023年，2月20日，星期三同理，可知矢量滞后位表示为：对于正弦电磁波，电流和电荷以正弦规律变化，则可得标量滞后位、矢量滞后位的复数形式为：滞后位的复数形式第4页，共11页，2023年，2月20日，星期三8.2电偶极子的辐射电偶极子的辐射场电磁辐射系统最简单的形式是电偶极子和磁偶极子电偶极子为长度远小于波长的载流线元，也称元天线电偶极子辐射是天线工程中最基本的问题设电偶极子电流为I，长度为dl，电流方向为z向。可知：代入矢量滞后位复数表达式，可以求得第5页，共11页，2023年，2月20日，星期三在球坐标系中zxyzO求得电偶极子在空间中产生的磁场为：由矢量位的定义第6页，共11页，2023年，2月20日，星期三由麦克斯韦方程，知：第7页，共11页，2023年，2月20日，星期三在靠近电偶极子的区域（）电偶极子的近区辐射场可以近似为：从场量表达式可知，在电偶极子近区，辐射场的电场和磁场相位相差900，电磁场的平均坡印廷矢量为0，故不存在传播的电磁波，因此电偶极子近区场也称感应场。关于电偶极子辐射场的讨论：电偶极子近区辐射场特性：第8页，共11页，2023年，2月20日，星期三在远离电偶极子的区域（）电偶极子的远区辐射场可以近似为：电场和磁场的振幅∝sin/r电场和磁场均垂直于传播方向，即为TEM波平均坡印廷矢量>0，说明有电磁能量向外辐射辐射能量非均匀分布，具有方向性。＝0和，辐射场为零（最小值）；＝/2时，辐射场取最大值。电偶极子远区辐射场特性：第9页，共11页，2023年，2月20日，星期三电偶极子的辐射方向图电偶极子的辐射场分布是方向角的函数，为了便于分析天线辐射场的空间分布情况，我们将离开天线一定距离处，场量随角度变化的函数f(,)称为天线方向图因子。

根据方向图因子绘制的图形，称为方向图。电偶极子(元天线)的方向图因子为：电偶极子辐射场方向图从方向图可知：在垂直于天线轴的方向上辐射最强；沿天线轴的方向上辐射最小(为零)；天线方向图与无关，呈轴对称。电偶极子辐射方向图如右图。第10页，共11页，2023年，2月20日，星期三天线的几个重要参数：方向性系数D定义：在相同辐射功率下，某天线产生最大辐射强度与点源天线在同一点处产生的辐射强度的比值，称为该天线的方向性系数。天线的方向性系数表征天线集中辐射的程度。可以推知，电偶极子的方向性系数为1.5。天线效率天线增益G要在天线最大辐