电磁波的辐射课件.pptVIP

利用輻射電阻的定義，得到小電流圓環（磁偶極子）的輻射電阻是【例】設導線的長度為1米，求製作成圓環和電偶極子天線的輻射電阻。電磁振盪頻率為1MHz電偶極子天線小圓環天線計算結果表明，同樣頻率、同樣長度的導線製作成小電流環天線的輻射阻抗遠小於製作電偶極子天線的輻射阻抗。這說明小電流環天線輻射電磁波的能力遠小於電偶極子天線。其原因何在？4小電流環與磁偶極子等效在靜態電磁場中，恒定小電流環可用磁偶極子等效。在時變電磁場中，置於座標原點的磁偶極子的磁矢勢〔參考（6-1-12)式〕為：其遠區電磁場為：小電流環6.4※天線的一般概念天線是專門用於發射和接收電磁波的裝置。為了適應各種不同要求的電磁波發射和接收，必須對天線發射和接收電磁波的特性進行設計—天線理論與設計。①天線發射和接收電磁波方向特性②天線發射和接收電磁波的阻抗特性③天線發射和接收電磁波的極化特性④天線的電磁相容性1半波長振子天線電偶極子是理想的天線模型，因為實際工程應用中不存在幅度恒定的電流元。半波振子天線是實際天線模型。所謂半波振子天線是長度為半個波長的線天線。饋電點電流分佈曲線當天線在饋電點加上時變電信號時，實驗表明天線上的電流近似為駐波分佈，兩端點為電流的節點，中心點電流幅值最大。天線上電流幅度函數近似為：由於電流是空間位置的函數，所以不能簡單的把它當為電偶極子天線來看待。但天線上任一小微元上的電流可視為常量，該微元可視為電偶極子。因此整個半波振子天線可以分割為多個首尾相聯的電偶極子天線的疊加。場強度的歸一化函數（方向圖）是由於干涉效應，在有些方向上，疊加得到加強。有另外一些方向上，疊加結果減弱。使得半波振子輻射場的能量更為集中。單位時間內輻射的能量（功率）為：2天線的基本特性參數電偶極子、小電流圓環和半波振子天線輻射場具有共同的基本特性。對於一般的天線，無論其結構如何複雜，它們都有與電偶極子相類似的輻射場結構，即：電偶極子任意天線＝極化·幅度·電流·結構·距離·方向性·相位其中極化因數：表示天線輻射場的偏振方向幅度因數：表示輻射場的常數因數電流：為饋電點的電流幅度，與發射功率相聯系結構因數：天線體空間幾何結構距離因數：是指天線相位中心點到場點的距離，表徵球面波能量的擴散方向因數：表示天線輻射場的空間分佈的特性相位因數：表示天線與場點之間的相位差（1）天線方向性函數D天線在空間輻射電磁波具有方向特性，在某些方向上輻射能力強，而在另外一些方向上，輻射能力弱。利用天線的這一特點實現電磁波信號的定向傳輸。天線的方向性函數D定義為：單位立體角輻射功率與單位立體角平均輻射功率之比。方向性係數是天線在空間輻射電磁波能量最強的方向在單位立體角所輻射電磁波能量與單位立體角平均輻射電磁波能量之比表徵天線在空間不同方向上輻射電磁能量強弱程度方向性係數(2)天線的增益函數G對理想天線，輸入功率也等於天線的輻射功率。但在實際工程應用上，輸入能量並不完全被天線輻射出去，真正用於電磁波輻射的能量是輸入功率的一部分。如果天線天線的效率為，天線輻射的功率為，天線的增益函數G定義為天線輸入功率不完全被輻射的主要原因有：①天線阻抗與發射機不匹配，導致電磁波被反射回發射機；②部分變為天線近場的電磁能量；③部分被天線體的非理想導體而熱耗散；（3）波束寬度天線的方向性圖呈現許多花瓣形狀，一般由主波束和若干個副波束組成。定義主波束兩側方向性函數為最大值一半（稱為半功率點）的兩點之間的夾角為波束寬度半波振子天線：（4）天線的輸入阻抗天線的輸入阻抗定義為天線的輸入阻抗一般為複數，實部稱為輸入電阻，與天線輻射電阻和熱耗散相關；虛部為輸入電抗，與儲存在天線近區中電磁場的功率相關。3互易性原理—天線有效截面積天線既可以用作電磁波的輻射器，也可以用作電磁波的接收器。理論上可以證明同一副天線，其發射和接收具有相同的方向圖。即天線的輻射和接收具有互易性。天線用作接收時，設天線從來波中截取電磁波能量的功率為P，來波的能流密度為，其比值相當於天線從來波中截獲電磁能量的面積，是衡量天線作接收時一個