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北大天线理论 第一章
北大天线理论 第一章
振子天线
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实用简洁,描述振子天线的一些基础理论知识,更多人要
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第一章 基本振子的辐射
基
本
振
子
是
最
基
本
的
辐
射
源
,
是
研
究
和
分
析
各
类
线天线的基
础,它包括基
本电振子和基
本磁振子。而
研究面天线的基本辐射源是惠更斯源。
§ 1
基本电振子(
Electric Short Dipole
)
1
.
定义
一
段理
想
的
高
频
电
流
直导
线
,
长
度
,半
径
,
沿线电流均匀分布(等幅同相)。又称电流源。
2
.空间场分布
假设电流源
位于坐标原点
,沿着
z
轴放置,长度为
,其上电流等幅同相分布,即
,这里
是常数。
基本电振子示意图
为求
其空
间的
场分
布,
首先
求出
其矢
量磁
位
,再
由
求出电场
和磁场
。
根据电磁场理论,电流分布
的电流源,
其矢量磁位
可以表示为:
(
2-1
)
--
观察点坐标
--
源点坐标
--
源点到观察点的距离
由于基本电
振子的长度
远小于波长
和距离
,因此
式(
2-1
)可以表示成:
(
2-2
)
引
用
直
角
坐
标
与
球
坐
标
的
变
换
关
系
,
将
(
2-2
)
式
改
写为:
依据
,得到磁场表达式:
(
2-3
)
由
可得电场表达式为:
(
2-4
)
(
2-5
)
由
此
可
见
,
基
本
电
振
子
的
场
强
矢
量
由
三
个
分
量
、
、
组
成
。
式
(
2-3
)
、
(
2-4
)
、
(
2-5
)
是
一
般表达式,对于任意距离
r
的场点都适用。
2
.
场区域划分
基
本
电
振
子
的
场
矢
量
与
距
离
r
关
系
复
杂
,
必
须
分
区进行讨论。
(
1
)
.
近区场(
Near
-Field Region
)
(或
)的区域称为近场区,此区域内:
近区电磁场表达式为:
近区场特点:
(
a
)
准静态场
随时间变化
之外,与静电
场中电偶极子
产生的电场和
恒定电流产生的磁场表达式相同;
(
b
)
感应场
电场和磁场相位相差
,坡印廷矢量平均值
能量只在电
场和磁场之间
交换而没有辐
射。可用近场
计算天线的输入阻抗。
(
2
)
.
远区场
(或
)的区域称为远场区,此区域内
因此远区场表达式为:
此式说明有能量沿
r
方向向外辐射,远区场为辐射场。
远区场特点:
(
a
)
只有
和
两个分量,且相位相同;
(
b
)
坡印廷矢量平均值
辐射场特点:
i.
球面波
、
,
传播速度
相位因子
--
等相位面
球面。
ii.
TEM
波
传播方向上电磁场分量为零。
iii.
,即:
----
称为波阻抗
iv
.
辐射具有方向性
、
,
不
是
均
匀
球
面
波
,
这
是
所
有
辐射场的共性。
v
.
辐射功率
空
间
辐
射
的
总
功
率
称
为
辐
射
功
率
,
是
坡
印
廷
矢
量
在任意包围电流源球面上的积分,即
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