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第9章電磁波輻射(編輯修改稿)

2025-09-01 18:59 本頁面

　

【文章內容簡介】 ,(),(),( m a x ??????ffF ?歸一化方向性函數方向性圖基本電振子的歸一化方向性函數 ??? s in),( ?F?? s in)( ?F1)( ??F 基本電振子最大輻射方向在垂直于振子軸并過中心的平面內；沿振子軸線方向無輻射。第九章電磁波輻射基本電振子的輻射功率和輻射電阻穿出整個球面的電磁波功率，即輻射功率為：基本電振子的輻射功率就是它所輻射的電磁波總功率。將一個以基本電振子為球心的球面包圍電振子，則穿出球面的總功率就是基本電振子的總輻射功率。它可以通過該球面上電磁波功率密度的面積分來求得。對于正弦電磁波，其有效值為： ??????1202222202?????EEHEpcp穿過半徑為 r的球面上面積元的電磁波功率為： ????? ddrEpdSdp s i n1202 22??????? ? ? ? ddrEdpP sr s i n1202 1 220 0 2? ?? ???這是計算天線輻射功率的一般公式，適合于任何形式的天線第九章電磁波輻射代入 E，可得基本電振子的輻射總功率為：基本電振子輻射功率決定于其電流和長度與波長之比。長度不變，頻率愈高或波長愈短，輻射功率愈大，但必須滿足原來假設的 l λ這一條件。天線向空間輻射功率，因此，可以將空間視為天線的負載，用一個負載阻抗來描述，這個阻抗稱為輻射阻抗。天線向空間輻射的功率可以認為是消耗在此輻射阻抗上。即： 222222220 0240)(10 s i ns i n6012021???????????????? ? ??????????? ?lIIklddrrIlP r第九章電磁波輻射其中， I 為輻射阻抗的參考電流的振幅值，參考電流不同，輻射阻抗的數值也不同。對于基本電振子，若選振子上電流振幅 I 為參考電流，則基本電振子的輻射電阻為： rr ZIP221?22 )(202 klIPR rr ??第九章電磁波輻射基本電振子的方向性系數代入 Pr0、 Pr可得：定義：在某方向某點激勵相等電場強度的條件下，點源天線（向空間均勻輻射電磁波功率）的總輻射功率 Pr0與定向輻射天線的總輻射功率 Pr 的比值。相同ErrPPD |),( 0???對于點源天線，在半徑為 r的球面上穿過的總功率為： 220 41202 rEPr ??? ???? ?? ? ?????????20 022s i n4),(ddEED代入 Eθ可得： ? ?? ? ???????????20 022s i n),(),(4),(ddffD第九章電磁波輻射對基本電振子天線， f(θ ,φ )=sin(θ )，則： ??? 2s i ),( ?D在最大輻射方向上： )( )( dBDDD ??? ，或倍第九章電磁波輻射例如圖所示，當 2l=，此對稱天線稱為半波天線，其饋電（天線上的電流分布）方式為：試求半波天線的輻射電場和方向性函數，并畫出半波天線的方向性圖。 |)|(s i n)( zlkIzI m ??解：在半波天線的兩臂上，距離原點 z處對稱取兩單元天線（基本電振子天線） dz1和 dz2，其在遠區的輻射電場為： 11111 s i n)(60 j k rerdzzIjdE ?? ????22222 s i n)(60 j k rerdzzIjdE ?? ????若 dz1=dz2=dz 遠區總輻射場 )(s i n)(60212121reredzzIjdEdEdE j k rj k r ?? ???? ??????第九章電磁波輻射在遠區，由于 rλ ，且 r1 、 r r可以認為是平行的，則有θ1 =θ2=θ，而 r1 、 r2 的差別對總輻射場振幅的影響是微小的，因此可認為 1/ r1 =1/ r2=1/ r 。但對于總輻射場的相位來說，必須考慮行程差引起的相位差，這里整個天線的輻射場 dEθ為沿振子臂 l的積分，即： ?? c o s c o s 21 zrrzrr ????)c osc os (2)(1)( c osc os2121??? kzereeerrere j k rj k zj k zj k rj k rj k r????????? 遠區的輻射場 dzkzer dzzIjdE j k r )c osc os (s i n)(120 ????? ??第九章電磁波輻射方向性圖如圖 (b)所示。 j k rmlj k rmeklklrIjdzkzzlerdzIjE??????? ?]s i nc o s)c o sc o s ([60 )c o sc o s (||s i n (s

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