第十章电礅辐射及原理 主要内容 电流元辐射,天线方向性,线天线,天线阵,对偶 原理,镜像原理,互易原理,惠更斯原理,面天线辐射 1.电流元辐射 一段载有均匀同相的时变电流的导线称为电 流元,电流元的d<<l,且l<<λ,l<r 均匀同相电流是指导线上各点电流的振幅 相等,且相位相同
第十章 电磁辐射及原理 主 要 内 容 电流元辐射，天线方向性，线天线，天线阵，对偶 原理，镜像原理，互易原理，惠更斯原理，面天线辐射。 1. 电流元辐射 一段载有均匀同相的时变电流的导线称为电 流元，电流元的 d << l， 且 l << , l << r。 I l d 均匀同相电流是指导线上各点电流的振幅 相等， 且相位相同
任何线天线均可看成是由很多电流元连续分布形成的,电流元是线天 线的基本单元。很多面天线也可直接恨据面上的电流分布求解其辐射特 性 电流元具备的很多电磁辐射特性是任何其它天线所共有的 设电流元周围媒质是无限大的均匀线 性且各向同性的理想介质。建立的坐标如 左图示。 8, u P(,y,z 利用矢量磁位A计算其辐射场。该线 电流产生的矢量磁位A为 le A(r 4π|r-r 式中r为场点,r为源点
任何线天线均可看成是由很多电流元连续分布形成的，电流元是线天 线的基本单元。很多面天线也可直接根据面上的电流分布求解其辐射特 性。 电流元具备的很多电磁辐射特性是任何其它天线所共有的。 设电流元周围媒质是无限大的均匀线 性且各向同性的理想介质。建立的坐标如 左图示。 利用矢量磁位A 计算其辐射场。该线 电流 I 产生的矢量磁位 A 为 − = − − l k r r I l r r A r d | | e 4π ( ) j | | 式中r 为场点， r' 为源点。 r Il z y x , P(x, y, z) o
由于1<<,l<<r,可以认为上式中r-r'≈r,又因电流仅具有z 分量,即d'=ed',因此 Ⅰl A(r=eA 为了讨论天线的电磁辐射特性,使用球坐标系较为方便。那么,上 述矢量位A在球坐标系中的各分量为 A =4 coS0 Ae=-A, Sin 0 Ag=0 A 再利用关系式H=-V×A,求得磁场强度 A 各个分量为 kI lsin e 4
由于 ，可以认为上式中 ，又因电流仅具有z 分量，即 ，因此 l , l r | r − r | r l z dl = e d z A z A(r) = e kr z r I l A j e 4π − = 为了讨论天线的电磁辐射特性，使用球坐标系较为方便。那么，上 述矢量位 A 在球坐标系中的各分量为 Ar = A z cos A = −Az sin A = 0 r Il z y x , A Az Ar -A 再利用关系式 ，求得磁场强度 各个分量为 H = A 1 kr k r k r k I l H j 2 2 2 e j 1 4π sin − = + H = Hr = 0
由E=-j0A+ VV·A ,或者直接利用xH=joE,根据已知的 JoulE 磁场强度即可计算电场强度,其结果为 kllcos e E e 2To8 (k2r2 k kllsin e 4兀OE(kr"k2r2k3r2 上述结果表明,在球坐标中,z向电流元场强具有H4,E及E正三个分量 而H=H,=E4=0。由此可见,可以认为电流元产生的电磁场为TM波。 通常,r<<4的区域称为近区;反之,r>>的区域称为远区 在电磁场中,物体的绝对几何尺寸是无关紧要的。具有重要意义的 是物体的尺寸相对于波长的大小,以浪长度量的几何尺寸称为物体的浪 长尺寸
由 ，或者直接利用 ，根据已知的 磁场强度即可计算电场强度，其结果为 j j A E A = − + H = j E e j 1 2π cos j j 2 2 3 3 3 kr r k r k r k I l E − = − + kr k r k r k r k I l E j 2 2 3 3 3 e 1 j 1 4π sin j − = − − + + = 0 E 上述结果表明，在球坐标中，z 向电流元场强具有 ， 及 三个分量， 而 。由此可见，可以认为电流元产生的电磁场为TM波。 H Er E H = Hr = E = 0 通常， r << 的区域称为近区；反之，r >> 的区域称为远区。 在电磁场中，物体的绝对几何尺寸是无关紧要的。具有重要意义的 是物体的尺寸相对于波长的大小，以波长度量的几何尺寸称为物体的波 长尺寸
位于坐标原点的z方向电流元的电磁场 kIlos 2Tos kr2 k kllsin e 4丌oE(kk2r2k7 E kosin e 4丌 kr k E=H=H=0 r<<λ的区域称为近区;反之,r>λ的区域称为远区。 近区中的电磁场称为近区场,远区中的电磁场称为远区场
kr k r k r k I l H j 2 2 2 e j 1 4π sin − = + e j 1 2π cos j j 2 2 3 3 3 kr r k r k r k I l E − = − + kr k r k r k r k I l E j 2 2 3 3 3 e 1 j 1 4π sin j − = − − + + E = H = Hr = 0 r Il z y x , E Er H 位于坐标原点的 z 方向电流元的电磁场 r << 的区域称为近区；反之，r >> 的区域称为远区。 近区中的电磁场称为近区场，远区中的电磁场称为远区场