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第9章電磁波輻射-文庫吧

2026-07-07 18:59 本頁面

【正文】第九章電磁波輻射由電磁輻射公式可以看出：空間中 P點 t時刻的位不是取決于 t時刻的源分布，而是取決于的源分布，其時間差正好是時變電磁場以速度從源點傳播到 P點所需的時間。因此， P點 t時刻的位為各源在時刻激勵的位，以速度傳播到 P點迭加的結果。也就是說，觀察點的位場的變化滯后于源的變化，滯后的時間正是電磁波傳播距離所需要的時間。由于這種位場滯后，故上述標量電位和矢量磁位被稱為滯后位。這說明時變源激勵時變電磁場，并以一定的速度向遠方傳播，這樣的時變電磁場就是電磁波。 )( vrt? vrt ????1?v)( vrt???1?vvrt ??第九章電磁波輻射基本電振子的輻射基本電振子的輻射場基本電振子又稱電偶極子天線，是一種基本的輻射單元。它是一段長度 l λ（ λ為工作波長），線上電流等幅同相，電流振幅值為 I0的線電流單元。如圖所示：將基本電振子置于球坐標原點，振子軸與 Z軸重合，現用矢量磁位來計算距離原點 r處 P點的電磁場。第九章電磁波輻射略去時間因子，并以 k代入上式可得：矢量磁位 A只有 Z方向的分量，在球坐標系中，其分量為： ?dJSdzaSIdzaI zz ??? ??zvrtjllvrtjzrtjarI l edzreaIderJA ???? )(022)(0)(0444???? ?????????????????zj k r aIl erA?? ????40?c o szr AA ? ?? s i nzAA ?? 0??A第九章電磁波輻射式中為自由空間波數； ω＝ 2πf 為高頻電流的角頻率。 0s i nc o ss i ns i n11200??????????zzrrAArarararAH????????????????j k rerrjkIlH ??? )1(s i n4 2???0?? ?HH rHjE ?? ??? ??1j k rr erjrkIlE ??????? ??320c os24 ????j k rerjrkrjkIlE ????????? ???3220s i n14 ?????0??E??2?k第九章電磁波輻射 kr1的區域稱為近區，略去式中相對小的 r 2項，且 ejkr≈1，得近區場為：此時電場與電偶極子的靜電場分量完全相同。磁場與恒定的小電流環的磁場強度公式相同。這說明，在近區時，基本電振子相當于一個電偶極子。電磁和磁場相位相差 900，因此能量在電場和磁場之間相互轉換，而平均坡印廷矢量為零。這一區域的場稱為感應場。 ???? c os203rIljEr ??????? s i n403rIljE ????? s in4 2rIlH ?第九章電磁波輻射在遠區，即 rλ和 r l、 kr1的區域中，此時在 Hφ和Eθ表達式中可略去 r 2和 r 3的項，由于 Er較 Eθ小一個數量級，故 Er也可忽略不計，于是得到基本電振子的遠區場為： j k rerIljE ?? ????? s i n40j k rerIljH ?? ?????? s i n4000???? ?? HHEE rr 第九章電磁波輻射基本電振子的輻射特性基本電振子向空間輻射一個球面波遠區場只有 Eθ 、 Hφ分量，且二者同相，同時與成正比，表示電場和磁場的振幅與 r成反比，而相位隨 r的增大而連續滯后，在半徑為 r的球面上各點的電場和磁場具有相同的相位，即等相面為球面，也就是電磁波的波陣面為一球面。在此球面上，電場與磁場相互垂直，并同時垂直于波的傳播方向，且三者滿足右手螺旋關系，功率密度矢量（坡印廷矢量）為： re jkr????? 22 s i n)2( rIlaHES r???? ??? 因此，基本電振子輻射為球面波，波的傳播方向為，電磁波的能量沿方向流動。 r?r?第九章電磁波輻射電場和磁場的振幅關系和波阻抗這是分析天線性能常用的基本關系真空中 ????? ??HE ???? 377120000 ????自由空間的基本電振子輻射場 j k rerIljE ?? ???? s i n60j k rerIljH ?? ??? s i n2第九章電磁波輻射基本電振子的方向性以天線為中心，在球面輻射波上各點的電場強度可表示為： ),(),( ???? AfE ? 即方向性函數),( ??f)

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