第8章-遥感物理分解.ppt

分子电流观点： 电流环用磁矩 表示 磁荷观点： 电流环用磁偶极子表示 dl +qm -qm i ds 结合点： 磁流： 若已求出电荷及电流产生的电磁场，只要将其式中各个对应参量用对偶原理的关系置换以后，获得的表示式即是具有相同分布特性的磁荷与磁流产生的电磁场。 电偶极子辐射场： 问题：进行置换时，必须求出磁偶极子假想的磁流，将磁流和电流进行置换 磁偶极子（电流环）： 磁偶极矩 z y x s 磁荷 磁流 电场分量： 电偶极子： Im 磁场分量： 电偶极子： Im 近场区电磁场 远场区的辐射场 无能量外输送 有能量向外辐射 与电偶极子的辐射场相比，除了电场和磁场的极化方向互为置换外，其它特性类似 【例1】设导线的长度为1米，求制作成圆环和电偶极子天线的辐射电阻。电磁振荡频率为1MHz 解：圆环天线辐射场为 天线通过半径为r的球面向外辐射的功率为 利用辐射电阻的定义，得到小电流圆环（磁偶极子）的辐射电阻是 电偶极子的辐射电阻是 同样频率、同样长度的导线制作成小电流环天线的辐射阻抗远小于制作电偶极子天线的辐射阻抗。这说明小电流环天线辐射电磁波的能力远小于电偶极子天线。 8.5 天线的基本参数 天线是专门用于发射和接收电磁波的装置。 电偶极子、小电流圆环和半波振子天线辐射场具有共同的基本特性。对于一般的天线，无论其结构如何复杂，它们都有与电偶极子相类似的辐射场结构，即： 电偶 极子 任意 天线 ＝ 极化·幅度· 电流·结构·距离·方向性· 相位 偏振方向 常数因子 与发射功率相关 球面波能量的扩散 空间分布的特性 天线与场点之间的相位差 1、方向性函数、方向图与波瓣宽度 天线在空间辐射电磁波具有方向特性，在某些方向上辐射能力强，而在另外一些方向上，辐射能力弱。利用天线的这一特点实现电磁波信号的定向传输。 天线场强方向性函数： 天线功率方向性函数： z E面方向图 θ 根据方向性函数绘制出的三维图形称为方向性图。 主要分为： E面：与电场矢量平行，并通过场强最大处的平面； H面：与磁场矢量平行，并通过场强最大处的平面。 电偶极子方向性函数为 x y z r ? ? E E H H 电流元 y x H面方向图 Φ 实际天线的方向性图呈现许多花瓣形状，一般由主波束和若干个副波束组成。 x z y 主射方向 主叶（主波束） 后叶 副叶（副波束） 零射方向 零射方向 1 半功率角（或波束宽度）： 波束宽度越小，天线辐射能量在主波束方向上越集中！ 2、方向性系数 在相同的辐射功率下，某天线产生的最大辐射方向上某距离处的功率密度与一理想的无方向性天线在同一距离处产生的功率密度之比。 在距离r处，天线的输出功率： 无方向性天线：是指没有方向性的天线，它的辐射方向图为一球形，即在各方向的辐射强度相等，是一个理想的点源天线。 方向性系数 对于天线来说，方向性应愈强愈好，要求D 值愈高。 对理想天线，输入功率也等于天线的辐射功率。但在实际工程应用上，输入能量并不完全被天线辐射出去，真正用于电磁波辐射的能量是输入功率的一部分。 3、天线效率： 对于天线来说，应尽可能增大辐射电阻和降低损耗电阻，来提高天线效率。 4、增益系数 在相同的输入功率下，某天线在其最大辐射方向上某距离处产生的功率密度与一理想无方向性天线在同一距离处产生的功率密度之比。 5、天线的输入阻抗 天线的输入阻抗一般为复数，实部称为输入电阻，与天线辐射电阻和热耗散相关；虚部为输入电抗，与储存在天线近区中电磁场的功率相关。 理想天线， * 第8章 电磁辐射 电磁波的辐射及其计算公式 电磁波辐射基本单元的辐射特性 天线的一般概念及其主要参数 作为信息的载体应用 于通信、广播、电视 电磁波 作为探求未知物质世界的手段应用于雷达、导航、遥测、遥感和遥控 能量存在的一种形式 研究设计产 生能满足各种应用要求的电磁波 时变电流或加速运动的电荷向空间辐射电磁波 电磁波辐射问题 电磁波的辐射： 根源：运动电荷或 时变电流 变化的磁场产生电场，变化的电场又激发磁场…… 天线： 能向自由空间辐射电磁波或从自由空间接收电磁波的装置 8.1 滞后位 + - 发射机 导体 电流振子天线： 电荷电流 电磁场 的分布 电磁场、源和边界条件作为整体求解 y z x P O 在洛仑兹条件下，波动方程为 动态矢量位： 动态标量位： 解为： 观察点比源点滞后 滞后位 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