根据电偶极子辐射场公式.PPT

* （2） （3） * 8.3 电与磁的对偶性 1. 磁流与磁荷 由 磁流、磁荷是人为引入的假想源（等效源）。 如：介质磁化 →引入等效磁荷： 又如：由某种局外场等效而得： 且 其中 为等效磁流 设 是局外磁场，激发的磁场为 ，则 则 等效磁荷 等效磁荷 迄今为止，在自然界中还没有发现真实的磁荷、磁流。 * 引入磁荷与磁流的概念，将一部分原来由电荷和电流产生的电磁场用能够产生同样电磁场的等效磁荷和等效磁流来取代，即将“电源”换成等效“磁源”，有时可大大简化问题的分析计算。 引入磁荷与磁流的意义 引入磁荷和磁流的概念以后，麦克斯韦方程组就以对称的形式出现： 等式右边为负，表示磁流与电场之间有左手螺旋关系 ·等式右边为正，表示电流与磁场之间有右手螺旋关系 下标m 表示磁量 下标e 表示电量 * 则有 对偶关系： 2. 对偶原理 电荷 、电流 源 磁荷 、磁流 场 * 对应于矢量磁位 有矢量电位 ； 对应于标量电位 有标量磁位 。 3. 位函数的对偶关系 * 8.4 磁偶极子的辐射 磁偶极子又称磁流元，其实际模型是一个小电流圆环，如图所示。它的周长远小于波长，且环上载有的时谐电流处处等幅同相，表示为 y x z l pm -qm 等效磁矩 +qm x y z x 小电流环 讨论小环电流的远区场，满足r a ，故可把小环电流看成一个时变的磁偶极子，磁偶极子上的磁荷分别为 磁极间的假想磁流 表示为复数形式 小电流圆环的面积 * 根据电磁对偶原理，自由空间的磁偶极子与自由空间的电偶极子存在如下的对偶关系： 根据对偶关系,由电偶极子的远区场可得出磁偶极子的远区场 * 磁偶极子的远区辐射场也是非均匀球面波； 波阻抗也等于媒质的本征阻抗； 辐射也有方向性。磁偶极子的E面方向图与电偶极子的H面方向图相同，而H面方向图与电偶极子的E面方向图相同。 磁偶极子的总的辐射功率为 辐射电阻为 说明： * 8.5 天线的基本参数 1. 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，即 天线的方向性系数表征天线集中辐射的程度。 元天线的方向性系数为1.5 。 方向性系数也可定义为 被考察天线的总辐射功率 理想点源天线的总辐射功率 相等电场强度 被考察天线最大辐射方向一点的电场强度 理想点源天线在同一点的电场强度 相等辐射功率 * 3. 增益系数 G 在相同输入功率的条件下，被考察天线在最大辐射方向上某点产生功率密度与理想无方向性天线在同一点产生功率密度的比值，称为该天线的增益，即 2. 天线效率 天线效率定义为天线的辐射功率与输入功率之比，即 由于存在损耗，实际天线的效率不可能为100% 。 理想无方向性天线的输入功率 被考察天线的输入功率 天线的总损耗辐射功率 * 8.6 对称天线 对称天线由两臂长各为l 、半径为a 的金属导体构成。 l 对称天线 2a l z O 8.6.1 对称天线上的电流分布 对称天线上的电流近似成驻波分布 对称天线上的电流分布 * 根据电偶极子辐射场公式，对称天线上的电流元 I(z)dz 在观察点产生的辐射电场为 对于远区场： 8.6.2 对称天线的辐射场 故对称天线的辐射场为 l 对称天线的辐射场计算 2a l z O * 对称天线的归一化方向性函数为 对称天线的E面方向图 1.0 0.707 z z 0.707 1.0 z * 8.6.3 半波天线 半波天线是对称天线中应用最广的。 半波天线的辐射场 半波天线的归一化方向性函数 半波天线的主瓣宽度 半波天线的辐射电阻 半波天线的辐射功率 半波天线的方向性系数 或 第 8 章 电磁辐射 电磁场与电磁波 电子科技大学编写 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 出版 * * ● 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。 * 本章内容 8.1 滞后位 8.3 电与磁的对偶性 8.4 磁偶极子的辐射 8.5 天线的基本参数 8.6 对称天线 8.7 天线阵 8.2 电偶极子的辐射 8.8 口径场辐射