第七章电磁波的辐射.ppt
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1、第七章 电磁波的辐射,辐射: 指时变电磁场的能量脱离场源以波的形式在空间 向远处传播而不再返回场源的现象。,天线: 指能够进行能量转换即有效地辐射和接收电磁波的装置。,线天线:阵列天线、对称振子天线 长、中、短、超短波 面天线:喇叭天线、抛物面天线 微波,天线必须解决的三个问题:,1、提高辐射功率或信噪比,天线作为传输线的负载应做好匹配。 2、应具有向所需方向辐射电磁波的能力。 3、同一系统中,收、发天线应有相同的极化形式。,动态位和滞后位 电偶极子的辐射的特性 磁偶极子的辐射的特性 惠更斯元的辐射的特性 对称振子天线,本章所要讨论或解决的问题: 在有源激励的条件下, 电磁波在空间传播的问题,
2、本章主要内容:,它在此则是一种辅助计算场量的方法,7 1 动态位、洛仑兹条件与滞后位,由亥姆霍兹定理: 场 = 梯度场 + 旋度场,场若是动态场,则:,磁场B是一旋度场,电场E是一合成场,显然只要求得各动态位,场量就得解,磁场B是一旋度场,场量计算:,一、建场方程,二、建波方程,非齐次的波方程,求解困难,三、采用动态位辅助的方法,电场E是一合成场,而:,整理:,可令:,矢量A是一纯数学辅助量无物理意义且对 还未定义,整理:,导出动态位的波动方程:,达朗贝尔方程和位函数的波动性,电荷产生标量位波动,电流产生矢量位波动 离开源后,位函数以波动的形式存在并传播,由此决定电磁场也以波动的形式存在和传播
3、,对定义 为另一值,则动态位波方程也将是其它 形式,但由此得到的场量是一样的 。,第一步:求 (r,t) 1、将体源分割为点源dq,dq,r,r,(r,t),2、设体密度:,3、点源dq在场点r 处的电位 d (r,t),4、体源在场点r 处的电位 (r,t):,其中:,从以上表达式可知,在r点处,t时刻的标量位 不是由此时刻的电荷分布情况决定的, 而是由t-r/c时刻的电荷分布决定的, 即场点处的标量位变化滞后于源点的变化。 滞后的时间等于 源的变动以速度c从源点传播到场点所需要的时间,称(r,t)为滞后位,这些可用一句话概括:,什么是滞后位,第二步:求A 1、设体密度:,dq,r,r,(r
4、,t),5、电位 (r,t)的复数形式:,3、替换量:,4、,2、将式、比较可知,其数学形式相同,所以可用替换法,设体密度:,对滞后位进行计算的讨论,72 电偶极子的辐射,电磁辐射系统中最简形式是电偶极子和磁偶极子 电偶极子辐射是天线工程中最基本的问题,电偶极子:是构成天线的最基本单元,又称,是横截面远小于长度、长度远小于波长的载流线元,元天线 赫兹偶极子 基本振子, 可认为线上的电流 分布是均匀的,故可等效为,或:可认为线上的电荷 集中在两端,故可等效为,一、 电偶极子的电磁场,设:电偶极子所选的坐标如图 电荷为q电流为i 长度为dl,z,dl,z,dl,q,i,设:,则:,路 路,电流元很
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