北大天线理论课件第一章基本振子天线.doc

第一章基本振子的辐射基本振子是最基本的辐射源,是研究和分析各类线天线的基础,它包括基本电振子和基本磁振子。而研究面天线的基本辐射源是惠更斯源。§1基本电振子(ElectricShortDipole),长度,半径???la??l,沿线电流均匀分布(等幅同相)。又称电流源。,沿着z轴放置,长度为??,其上电流等幅同相分布,即这里,Ia?IIl是常数。0z0基本电振子示意图??为求其空间的场分布,首先求出其矢量磁位AA再由,??EH。和磁场求出电场???根据电磁场理论,电流分布'''?aI,y,z?Ix的电流源,0z?其矢量磁位A可以表示为:???jkr?e????''''?dl,,x,Ayx,y,zz?I(2-1)e?r4l??zy,x,--观察点坐标??'''z,,yx--源点坐标r--源点到观察点的距离r,因此远小于波长和距离由于基本电振子的长度?l式(2-1)可以表示成:???IIl??jkr'?jkrl/2????,,00dz?eaze?Aaxy(2-2)2/z?zl??r44r引用直角坐标与球坐标的变换关系,将(2-2)式改写为:?jkr?leI??0cos?cosA?Azr?r4?jkr?leI??0sin?Asin?A???z?r4A?0????A11???依据,得到磁场表达式:???rrAA?a?H????????????rr??0?sinlIk1??(2-3)jkr?0ej?H????2?r4r??0H?r0H????1由可得电场表达式为:?E?H???j???coslI1kjkr?0)(2-4eE????r32???2rjr??02???sinIl1k12-5)(jkr?0e?jE?j????32???r4rr??00E??H、由此可见,基本电振子的场强矢量由三个分量?EE是一般表达式,2-5)2-4)、(、(组成。式2-3)、(?rr的场点都适用。,必须分基本电振子的场矢量与距离r区进行讨论。)Near-FieldRegion).近区场((1kr??1??2r??)的区域称为近场区,此区域(或内:111????????32krkrkr?jkre?1近区电磁场表达式为:?coslI10j??Er3???r20?sinlI10j?E??3???r40.?sinIl0?H?2?r40H?E?H???r近区场特点:)准静态场(a随时间变化之外,与静电场中电偶极子产生的电场和恒定电流产生的磁场表达式相同;)感应场(b,坡印廷矢量平均值电场和磁场相位相差?2????11??***??0a?E?Re?H?Rea?EHEHW????avrr22能量只在电场和磁场之间交换而没有辐射。可用近场计算天线的输入阻抗。.远区场(2)kr??1??2??r)的区域称为远场区,此区域内(或111????????32krkrkr因此远区场表达式为:?I60ljkr??0esinE?j??rIl?jkr?0e?Hjsin??r20?HE??H?E??rr远区场为辐射场。方向向外辐射,r此式说明有能量沿远区场特点:和两个分量,且相位相同;(a)只有HE??坡印廷矢量平均值(b)??22???lI1115??2**???Resin?a?ReE??EHaHW??avrr22?22r辐射场特点:、,?HE???rr传播速度??1c?00tconstanr?等相位面球面。相位因子--jkr?。iii.,即:tH?constanE???E?----称为波阻抗0???120????0?H?、,不是均匀球面波,这是所??sinH?sin?E??有辐射场的共性。,是坡印廷矢量在任意包围电流源球面上的积分,即?????1*??s??dReE?HPr2S22?lI15??23?????d?sind2?002l??22?I?40?????l越长或频率越r无关,可见,辐射功率与距离高,辐射功率越强。,表示。电阻称为辐射电阻,以Rr2P2l??2?r?80R????r2?I??.中间场区(3)kr?1??2r?)的区域称为中间场区,此区域内(或场表达式为:Iljkr???0eE?cosr2?r2kIljkr???0esinjE???r4kIl?jkr?0ejH?sin??r40H??EH???r2§)基本磁振子(icShortDipole基本磁振子又称磁流源或磁偶极子,不能孤立存在,其实际模型是小电流环。.电磁对偶原理1??,以及电流中存在电荷假设介质、磁荷??,QQme、磁流,产生的场满足下面的麦克斯