电磁辐射及原理课件.pptVIP

由上式求得陣因數達到最大值的角度為可見，陣因數的主射方向決定於單元天線之間的電流相位差及其間距。連續地改變單元天線之間的電流相位差，即可連續地改變天線陣的主射方向。這樣，無須轉動天線，即可實現在一定範圍內的方向性掃描，這就是相控陣天線的工作原理。各個單元天線電流相位相同的天線陣稱為同相陣。因，由上式得此結果表明，若不考慮單元天線的方向性，則天線陣的主射方向垂直於天線陣的軸線，這種天線陣稱為邊射式天線陣。若單元天線之間的電流相位差，由前式得此結果表明，若不考慮單元天線的方向性，則天線陣的主射方向指向電流相位滯後的一端。這種天線陣稱為端射式天線陣。下圖給出了由兩個半波天線構成的幾種二元陣的方向圖。0??d=?/200d=?/20–??2d=?/4根據方向圖乘法規則即可理解這些二元陣方向圖的形成原因。例某直線式四元天線陣，由四個相互平行的半波天線構成，如左下圖示。單元天線之間的間距為半波長，單元天線的電流同相，但電流振幅分別為，，試求與單元天線垂直的平面內的方向性因數。yz1234?zyx1234解這是一個非均勻的直線式天線陣，不能直接應用前述的均勻直線式天線陣公式。 該四元天線陣可以分解為兩個均勻直線式三元同相陣。但是單元天線②和③可以分別分解為兩個電流均為I的半波天線。兩個三元陣又構成一個均勻直線式二元同相陣。那麼，根據方向圖乘法規則，上述四元天線陣在yz平面內的方向性因數應等於均勻直線式三元同相陣的陣因數與二元同相陣的陣因數的乘積，即式中基站天線小靈通天線5.電流環輻射電流環是一個載有均勻同相時變電流的導線圓環，其圓環半徑a?，且ar。設電流環位於無限大的空間，周圍媒質是均勻線性且各向同性的。建立直角坐標系，令電流環的中心位於座標原點，且電流環所在平面與xy平面一致，如左圖示。zyxaP.r??因結構對稱於z軸，電流環的場強一定與角度?無關。為了簡單起見，令觀察點P位於xz平面。 已知線電流產生的向量位為根據幾何關係以及近似計算，求得式中為電流環的面積。zyxr?a??r?e??yxa????e??e??e?-exr?利用關係式，求得電流環產生的磁場為再利用關係式，求得電流環產生的電場為由此可見，電流環產生的電磁場為TE波。對於遠區場，因，則只剩下及兩個分量，它們分別為上式表明，電流環的方向性因數為可見，與位於座標原點的z向電流元的方向性因數完全一樣，如左圖示。電流環所在平面內輻射最強，垂直於電流環平面的z軸方向為零射方向。zy(-)?S?rISzyx??,?H?E?與前類似，可以求得電流環的輻射功率Pr和輻射電阻Rr分別為電流元及電流環的場強公式非常類似。H?(電流元)~E?(電流環);E?(電流元)~H?(電流環)。?rIlzyx??,?E?H??rISzyx??,?H?E?例某複合天線由電流元及電流環流構成。電流元的軸線垂直於電流環的平面，如下圖示。試求該複合天線的方向性因數及輻射場的極化特性。解令複合天線位於座標原點，且電流元軸線與z軸一致。?E?=E1?yxI1zI2電流環產生的遠區電場為E?=E2則電流元產生的遠區電場強度為那麼，合成的遠區電場為若I1與I2的相位差為，則合成場為線極化。因，可見上式中兩個分量相互垂直，振幅不等，相位相差。因此，若I1與I2相位相同，合成場為橢圓極化。該複合天線的方向因數仍為。E?=E2?E?=E1?yxI1zI26.對偶原理前已指出，電荷與電流是產生電磁場的惟一源。自然界中至今尚未發現任何磁荷與磁流存在。但是對於某些電磁場問題，引入假想的磁荷與磁流是有益的。引入磁荷與磁流後，描述正弦電磁場的麥克斯韋方程修改如下：式中J