西北工业大学：《电磁场与电磁波》课程教学资源（PPT电子教案）第8章 电磁波的辐射

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA (3)近区场 感应场 在靠近电偶极子的区域,当kR≤1。此时,e-i≈1,则 电磁场可近似为 le 2TOER3OS8 R jk+n cose aTOC SIn 6 le jk 1 4丌OER 4ocRL RR Sing Ho 2 sine 4=4mR(1+Rm 若将1= It Joy 代入上式 E cos e 此结果与电偶极子的 得 R 2IER3 q 静电场分量相似。 4丌ER3S

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 （3）近区场 在靠近电偶极子的区域，当 。此时， ，则 电磁场可近似为 kR 1 j e 1  kr  3 3 2 j cos 2 j sin 4 sin 4 R Il E R Il E R Il H R                可见：电场和磁场的相位相 差 ，因此能量在电场和磁场 相互交换而平均坡印廷矢量为零， 该区域的场称为感应场。 90  若将 d j 代入上式 d q I q t    3 3 cos 2 sin 4 R ql E R ql E R          得: 此结果与电偶极子的 静电场分量相似。 1 * Re( ) ? 2  E H     Srav 1 * Re( ) 0 2  E H     Srav j e 1 j sin 4 kR Il H k R R             j 2 j 2 2 e 1 j j cos 2 e j 1 j sin 4 kR R kR Il E k R R Il k E k R R R                           感应场

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA (4)远区场—辐射场 在远离电偶极子的区域,当kR>1,1/R2≈0,1R≈0,此时电磁场 可近似为: e E sin e lle cOS 6 22 R jk 2πOER R e 40n(-k2+k le sin e E sin e 2 R RR 可见: jkR H jk+isin e 电场和磁场与R成反比; 4πR 电场和磁场的相位相同; 电场和磁场在空间相互垂直,其比值等于媒质的本征阻抗; 7 平均坡印廷矢量:Sm=2n/sin200 ◆上式表明有能量向外辐射,说明一个做时诸震荡的电流元 可以辐射电磁波。远区场又称为辐射场

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 （4）远区场 j j e j sin 2 e j sin 2 kR kR Il E R Il H R              电场和磁场与 R 成反比； 电场和磁场的相位相同； 电场和磁场在空间相互垂直，其比值等于媒质的本征阻抗; E H    平均坡印廷矢量: 2 1 2 sin 2 2 R Il R           Srav a   上式表明有能量向外辐射，说明一个做时谐震荡的电流元 可以辐射电磁波。远区场又称为辐射场。 在远离电偶极子的区域，当 ， , 此时电磁场 可近似为: kR 1 2 3 1/ R  0,1/ R  0 可见： j e 1 j sin 4 kR Il H k R R             j 2 j 2 2 e 1 j j cos 2 e j 1 j sin 4 kR R kR Il E k R R Il k E k R R R                              辐射场

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 3.方向性函数和方向图 n e sin e 2/ R (1)方向性函数:场量随方向变化的函数称为天线的方向性 函数。 归一化方向性函数F(9)定义为:F(,q) E(6,p) E 显然,电偶极子的方向性函数为:F(O,q)=sinO (2)方向图:根据方向性函数画出的图形称为方向图 将F(Q,q)=sin用极坐标画出来。 E面方向图 H面方向图 电偶极子的方向图

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 F ,   sin 电偶极子的方向图 3. 方向性函数和方向图 （1）方向性函数：场量随方向变化的函数称为天线的方向性 函数。   max | ( , ) | , | | F      E E  归一化方向性函数 F , 定义为：  显然，电偶极子的方向性函数为： （2）方向图：根据方向性函数画出的图形称为方向图。 将 F ,  sin 用极坐标画出来。 x z x y j e j sin 2 kR Il E R          E 面方向图 H 面方向图

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 4、辐射功率 jk 如果用一个大的球面将天线包围起来E sin e 2 R 出来的能量必然全部通过这个球面。 R sin e 22 R 天线的总辐射功率为:P=∮Smds v Re(exh) 其中:s sin ba rav ds= R sin ededoar 2(2R 所以:2、2兀 sin br sin( 2R 在自由空间中,设刀=7=120兀,则

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 如果用一个大的球面将天线包围起来，则从天线辐射 出来的能量必然全部通过这个球面。 π 2 2 2 2 r 0 2 sin sin d 2 2 3 Il Il P R R                         2 2 40 r Il P          4、辐射功率 天线的总辐射功率为： d r S P    Srav S    其中： 2 2 rav 1 sin ˆ 2 2 R Il R           S a 2 d sin d d S  R    R a   所以： 设 ，则: 0 在自由空间中，     120 j j * e j sin 2 e j sin 2 1 Re( ) 2 kR kR rav Il E R Il H R S E H                  

电磁场与电磁波 第8章电磁波的辐射K心KA 5.辐射电阻 将天线的辐射功率视为电流I在一等效电阻上的损耗 功率,则该等效电阻称为辐射电阻。 2P 由此假设:P=/2R R 2π一 已知: 3) 3) 2汇 R 在自由空间中,设m=仍=120,则:R=80m2//)2 可见:辐射电阻表示天线的辐射能力,辐射电阻越大 天线的辐射功率越强

电磁场与电磁波 第8章 电磁波的辐射 由此假设： 2 r r 1 2 P  I R 已知： 2 r 2π 3 l R          5. 辐射电阻 将天线的辐射功率视为电流 I 在一等效电阻上的损耗 功率，则该等效电阻称为辐射电阻。 2 2 r 80 l R          可见：辐射电阻表示天线的辐射能力，辐射电阻越大， 天线的辐射功率越强。 设 ，则: 0 在自由空间中，     120 r r 2 2P R I  2 r 3 Il P          