【西安交通大学电磁场与电磁波第十章电磁辐射及原理】主要涵盖了电磁辐射的基本概念和相关原理，特别是关于电流元辐射、天线方向性、天线类型（如线天线、面天线）以及天线阵的辐射特性。下面将详细阐述这些知识点。
1. **电流元辐射**：电流元是指一段载有均匀同相时变电流的导线，其长度远小于波长且长度远小于观察距离。在这种情况下，可以使用矢量磁位 A 来计算辐射场。电流元的辐射场强可以用麦克斯韦方程组来推导，通过解这些方程，可以得到电场和磁场的分布情况。
2. **天线方向性**：天线的方向性是指天线在不同方向上的辐射或接收能力，它取决于天线的形状和尺寸。某些天线在特定方向上有更强的辐射，这在无线通信中尤为重要，因为它们可以提高信号传输的距离和效率。
3. **对称天线辐射**：对称天线通常具有良好的方向性，如偶极子天线，它们的辐射模式呈现出特定的对称性，这与天线结构的对称性有关。
4. **天线阵辐射**：天线阵是由多个单个天线元件组成，通过适当布局和相位调控，可以实现增强或控制辐射方向图，以优化通信性能。
5. **电流环辐射**：电流环天线是一种特殊的天线形式，它的辐射特性与环的尺寸和电流分布有关，可以产生特定的辐射模式。
6. **对偶原理**：在电磁学中，对偶原理指出某些物理过程（如电荷和电流的关系）在特定条件下可以互相转换，这在天线理论中有重要应用。
7. **镜像原理**：这是天线理论中的一个概念，通过镜像天线的位置，可以预测实际天线在特定环境中的行为，例如反射表面的影响。
8. **互易原理**：互易原理指出在无损耗系统中，信号可以通过两个端口的任意方向传播，不会改变系统的响应，这对设计和分析天线系统十分有用。
9. **惠更斯原理**：惠更斯原理是波动光学的一个基本原理，也适用于电磁波的传播，它表明每个波动面上的点都可以看作是新的次级波源，这些次级波合成形成整个波动的传播。
10. **面天线辐射**：面天线，如微波天线阵，利用平面阵列的多个单元产生定向辐射，广泛应用于雷达和卫星通信等领域。
在计算电磁场时，经常使用球坐标系，因为它能够简洁地描述空间中的场分布。例如，对于一个沿z轴的电流元，其辐射场可以分解为径向分量（E_r, H_r）、θ分量（E_θ, H_θ）和φ分量（E_φ, H_φ）。在近区场和远区场之间，电磁场的行为有所不同。近区场（r < λ/2π）的特性更接近静态场，而远区场（r > λ/2π）的辐射效应显著，能量向外传播，形成电磁波。
近区场和远区场的划分是基于观察点与天线的距离与波长的比值。在近区场，电磁场的波动性质并不明显，而在远区场，电磁场符合波动方程，表现为电磁波传播，电场和磁场同相位，形成TEM波，能量以电磁波的形式辐射出去。
总之，这一章内容深入探讨了电磁辐射的基本理论，为理解和设计电磁设备，尤其是天线系统提供了重要的理论基础。
