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1、第八章电磁辐射, 产生电磁波的振荡源一般为天线。随着振荡源频率的提高使电 磁波的波长与天线尺寸可相比拟时，就会产生显著的辐射。, 对于天线，我们关心的是它的辐射场强、方向性、辐射功率和 效率。, 天线的形式可分为线天线和面天线。, 本章由滞后位的概念出发，求解元电流的辐射场。再利用叠加 原理求解线天线和阵列天线的辐射问题。,其解为：,在第4章引入了动态矢量位和动态标量位：,在洛仑兹条件下，其方程为,8.1 滞后位,由此可知：在离开原点的r点处，t时刻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。因此，定义：,滞后位（推迟位）的物理意义,时刻 t
2、 空间任意一点 r 处的位函数并不取决于该时刻的电流和电荷分布，而是取决于比 t 较早的时刻 的电流或电荷分布。时间 正好是电磁波以速度 从源点 传到场点 所需的时间。,同理，可知矢量滞后位表示为：,对于正弦电磁波，电流和电荷以正弦规律变化，则可得标量滞后位、矢量滞后位的复数形式为：,滞后位的复数形式,8.2 电偶极子的辐射,电偶极子的辐射场,电磁辐射系统最简单的形式是电偶极子和磁偶极子 电偶极子为长度远小于波长的载流线元，也称元天线 电偶极子辐射是天线工程中最基本的问题,设电偶极子电流为I ，长度为dl，电流方向为z向。可知：,代入矢量滞后位复数表达式，可以求得,在球坐标系中,求得电偶极子在
3、空间中产生的磁场为：,由矢量位的定义,由麦克斯韦方程，知：,在靠近电偶极子的区域（ ）,电偶极子的近区辐射场可以近似为：,从场量表达式可知，在电偶极子近区，辐射场的电场和磁场相位相差900，电磁场的平均坡印廷矢量为0，故不存在传播的电磁波，因此电偶极子近区场也称感应场。,关于电偶极子辐射场的讨论：,电偶极子近区辐射场特性：,在远离电偶极子的区域（ ）,电偶极子的远区辐射场可以近似为：,电场和磁场的振幅sin/r 电场和磁场均垂直于传播方向，即为TEM波 平均坡印廷矢量0，说明有电磁能量向外辐射 辐射能量非均匀分布，具有方向性。0和，辐射场为零（最小值）；/2时，辐射场取最大值。,电偶极子远区辐
4、射场特性：,电偶极子的辐射方向图,电偶极子的辐射场分布是方向角的函数，为了便于分析天线辐射场的空间分布情况，我们将离开天线一定距离处，场量随角度变化的函数f(,)称为天线方向图因子。 根据方向图因子绘制的图形，称为方向图。,电偶极子(元天线)的方向图因子为：,电偶极子辐射场方向图,从方向图可知： 在垂直于天线轴的方向上辐射最强； 沿天线轴的方向上辐射最小(为零)； 天线方向图与无关，呈轴对称。,电偶极子辐射方向图如右图。,天线的几个重要参数：,方向性系数D,定义：在相同辐射功率下，某天线产生最大辐射强度与点源天线在同一点处产生的辐射强度的比值，称为该天线的方向性系数。,天线效率,天线增益G,要在天线最大辐射方向产生相等的电场强度的条件下，点源天线需要输入的功率与某实际天线需要输入功率的比值，称为该天线的增益。,
