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,,,,,,第8章 電磁輻射,1,● 產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，就會產生顯著的輻射。,● 對于天線，我們關心的是它的輻射場強、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。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章引入了動態(tài)矢量位和動態(tài)標量位：,在洛侖茲條件下，其方程為,,4,換言之，觀察點處位函數隨時間的變化總是滯后于源隨時間的變化。滯后的時間是電磁波從源所在位置傳到觀察點所需的時間，故稱為滯后位或推遲位。,物理意義：,時刻 t 空間任意一點 r 處的位函數并不取決于該時刻的電流和電荷分布，而是取決于比 t 較早的時刻 的電流或電荷分布。時間 正好是電磁波以速度 從源點 傳到場點所需的時間。,例如：日光是一種電磁波，在某處某時刻見到的日光并不是該時刻太陽所發(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,在球坐標系中,8,由此得到電偶極子的電磁場：,9,電偶極子周圍的空間劃分為三個區(qū)域： 近場區(qū)： 遠場區(qū)： 過渡區(qū)：,寫成分量形式,10,,1. 近區(qū)場：,,,,11,（1）電場表達式與靜電偶極子的電場表達式相同；磁場表達式 與用畢奧一薩伐定律計算的恒定電流元產生的磁場表達式 相同。因此稱其為似穩(wěn)場或準靜態(tài)場。,（2）電場和磁場存在?／2的相位差，能量在電場和磁場以及場 與源之間交換，沒有輻射，所以近區(qū)場也稱感應場。,12,2. 遠區(qū)場（輻射場）：,,,,13,電偶極子的方向圖,遠區(qū)場是橫電磁波，電場、磁場和傳播方向相互垂直;,遠區(qū)場電磁場振幅比等于媒質的本征阻抗;,遠區(qū)場是非均勻球面波，電磁場振幅與1/r 成正比;,遠區(qū)場具有方向性，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 ，設電偶極子的長度為50 cm ，試計算： （1）赤道平面上離原點10 km 處的電場和磁場； （2）r =10 km 處的平均功率密度 ； （3）輻射電阻。,解：（1）,—— 遠區(qū)場,故,16,（2）,（3）,17,