哈工大天线原理-马汉炎习题答案.doc

《哈工大天线原理-马汉炎习题答案》文档涵盖了多个关于天线理论及其应用的知识点，主要涉及电根本振子、磁根本振子的场表示、辐射功率、辐射电阻、方向性系数以及天线增益等相关概念。 1. 对偶原理：对偶原理是天线理论中的基础概念，它揭示了电场E和磁场H、电流密度J和磁流密度Jm、电荷密度ρ和磁荷密度ρm以及介电常数ε和磁导率μ之间的对应关系。根据对偶原理，电根本振子的场强式可以转换为磁根本振子的场表示式，即Ee与Hm，He与Em，J与Jm，ρ与ρm，μ与ε互为对偶，且k不变。 2. 电根本振子的辐射功率与辐射电阻计算：通过电根本振子的辐射电场强度，可以计算出其辐射功率，辐射功率可以通过远区封闭球面上的功率密度总和得出。辐射电阻是衡量天线转化为电磁波能量效率的参数，可以通过辐射功率和电流密度的关系求得。 3. 方向性系数：方向性系数是衡量天线辐射能量集中程度的指标，定义为在相同辐射功率和相同距离下，天线在最大辐射方向的功率密度与无方向性天线在同一位置的功率密度之比。通过比较不同天线在最大辐射方向的场强，可以计算出方向性系数。 4. 小电流环天线：小电流环天线的辐射功率和辐射电阻的计算涉及到环面积、电流和波长等因素。通过求解辐射场幅度，可以得到辐射功率和辐射电阻的表达式。 5. 电根本振子的远区辐射场与辐射功率的关系：在远区，电根本振子的辐射场幅值Eθ与其辐射功率PΣ之间存在直接关系。辐射功率可以根据电场幅值和远区辐射场的公式推导得出。 6. 定向天线的增益与方向性系数：定向天线的增益是描述天线在特定方向上集中辐射能力的指标，与方向性系数有关。在匹配状态下，接收天线能够捕获到的最大功率与其增益和发射天线的功率及增益有关。 7. 圆极化辐射：当电根本振子和小电流环共同作用时，它们在远区产生的辐射场可以是圆极化的。通过分析两个天线的辐射场表达式，可以证明这一点。 8. 接收功率计算：在极化匹配、阻抗匹配且天线最大增益对准的情况下，接收功率与发射功率、发射天线增益、接收天线增益以及两者之间的距离和工作波长有关。 9. 干扰信号与有用信号的比例：定向接收天线可以提高信号干扰比，该比例与天线的方向性系数成正比，这是因为定向天线能更有效地收集来自特定方向的信号，而减少来自其他方向的干扰。 10. 对称振子的电流分布与方向性：对称振子（如半波振子和全波振子）的电流分布通常是正弦分布。通过计算方向性函数，可以确定天线的主要辐射方向（主瓣宽度）和方向性系数。 这些习题解答详细展示了天线原理的基本概念和计算方法，包括天线的电磁场性质、辐射特性、方向性以及实际应用中的功率计算等核心知识点。通过这些内容的学习，读者可以深入理解天线的工作原理，并具备解决相关问题的能力。