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,,,,,,第8章 電磁輻射,1,● 產(chǎn)生電磁波的振蕩源一般為天線。隨著振蕩源頻率的提高使電 磁波的波長與天線尺寸可相比擬時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生顯著的輻射。,● 對(duì)于天線，我們關(guān)心的是它的輻射場(chǎng)強(qiáng)、方向性、輻射功率和 效率。,● 天線的形式可分為線天線和面天線。,● 本章由滯后位的概念出發(fā)，求解元電流的輻射場(chǎng)。再利用疊加 原理求解線天線和陣列天線的輻射問題。,2,,,,,,本章內(nèi)容,滯后位 電偶極子的輻射,3,其解為：,8.1 滯后位,在第4章引入了動(dòng)態(tài)矢量位和動(dòng)態(tài)標(biāo)量位：,在洛侖茲條件下，其方程為,,4,換言之，觀察點(diǎn)處位函數(shù)隨時(shí)間的變化總是滯后于源隨時(shí)間的變化。滯后的時(shí)間是電磁波從源所在位置傳到觀察點(diǎn)所需的時(shí)間，故稱為滯后位或推遲位。,物理意義：,時(shí)刻 t 空間任意一點(diǎn) r 處的位函數(shù)并不取決于該時(shí)刻的電流和電荷分布，而是取決于比 t 較早的時(shí)刻 的電流或電荷分布。時(shí)間 正好是電磁波以速度 從源點(diǎn) 傳到場(chǎng)點(diǎn)所需的時(shí)間。,例如：日光是一種電磁波，在某處某時(shí)刻見到的日光并不是該時(shí)刻太陽所發(fā)出的，而是在大約8分20秒前太陽發(fā)出的，8分20秒內(nèi)光傳播的距離正好是太陽到地球的平均距離。,5,6,電偶極子是一種基本的輻射單元，是長度 l 遠(yuǎn)小于波長的直線電流元，線上電流是均勻的，且相位相同。,由于電流元,代入,得電偶極子的矢量位,8.2 電偶極子的輻射,O,7,在球坐標(biāo)系中,8,由此得到電偶極子的電磁場(chǎng)：,9,電偶極子周圍的空間劃分為三個(gè)區(qū)域： 近場(chǎng)區(qū)： 遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)： 過渡區(qū)：,寫成分量形式,10,,1. 近區(qū)場(chǎng)：,,,,11,（1）電場(chǎng)表達(dá)式與靜電偶極子的電場(chǎng)表達(dá)式相同；磁場(chǎng)表達(dá)式 與用畢奧一薩伐定律計(jì)算的恒定電流元產(chǎn)生的磁場(chǎng)表達(dá)式 相同。因此稱其為似穩(wěn)場(chǎng)或準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)。,（2）電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在?／2的相位差，能量在電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及場(chǎng) 與源之間交換，沒有輻射，所以近區(qū)場(chǎng)也稱感應(yīng)場(chǎng)。,12,2. 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（輻射場(chǎng)）：,,,,13,電偶極子的方向圖,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是橫電磁波，電場(chǎng)、磁場(chǎng)和傳播方向相互垂直;,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)電磁場(chǎng)振幅比等于媒質(zhì)的本征阻抗;,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是非均勻球面波，電磁場(chǎng)振幅與1/r 成正比;,遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)具有方向性，按 sinθ變化。,14,輻射功率,輻射電阻,—— 輻射電阻低,平均功率流密度為,15,例8.2.1 頻率為10MHz的功率源饋送給電偶極子的電流為25A ，設(shè)電偶極子的長度為50 cm ，試計(jì)算： （1）赤道平面上離原點(diǎn)10 km 處的電場(chǎng)和磁場(chǎng)； （2）r =10 km 處的平均功率密度 ； （3）輻射電阻。,解：（1）,—— 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng),故,16,（2）,（3）,17,