《电磁场与电磁波》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 电磁辐射

电城场写电骥沈 第8章电磁辐射 章电磁辐射

电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电喊场与电喊波 第8章电磁辐射 ,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。 网I>可

● 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。 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电赋场写电嘴浓 第8章电磁辐射 本章内容 8.1 滞后位 8.2 电偶极子的辐射 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 8.8 口径场辐射

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 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电喊场局电赋波 第8章电磁福射 8.1滞后位 在第4章引入了动态矢量位和动态标量位： B=VxA E=- OA 8t 2A-8 o"A 在洛仑兹条件下，其方程为 其解为： 滞后位 p(r,t-F-) p(7,t)= 4π - d A(,t)= ,1-D

1 ( , ) 1 ( , ) d 4π 1 ( , ) ( , ) d 4π V V r t r r v r t V r r J r t r r v A r t V r r        − −  =   −       − −  =   −     B A   =  −   = − t A E   其解为： 8.1 滞后位 在第4章引入了动态矢量位和动态标量位： 在洛仑兹条件下，其方程为 2 2 2 2 2 2 t t          − = −    − = −  A A J 滞后位 y z x P r  r   V r r −  dV O 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电碱场局电碱波 第8章电磁辐射 物理意义： 时刻t空间任意一点r处的位函数并不取决于该时刻的电流 和电荷分布，而是取决于比1较早的时刻t=1-F一/v的电流 或电荷分布。时间F-/v正好是电磁波以速度v=1/√e从 源点传到场点所需的时间。 换言之，观察点位函数随时间的变化总是滞后于源随时间的 变化。滞后的时间是电磁波从源所在位置传到观察点所需的时间， 故称为滞后位或推迟位。 例如：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是该 时刻太阳所发出的，而是在大约8分20秒前太阳发出的，8分20 秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离

换言之，观察点处位函数随时间的变化总是滞后于源随时间的 变化。滞后的时间是电磁波从源所在位置传到观察点所需的时间， 故称为滞后位或推迟位。 物理意义： 时刻 t 空间任意一点 r 处的位函数并不取决于该时刻的电流 和电荷分布，而是取决于比 t 较早的时刻 的电流 或电荷分布。时间 正好是电磁波以速度 从 源点 传到场点 所需的时间。 r r v −  / t t r r v   = − − / r  v =1/  r 例如：日光是一种电磁波，在某处某时刻见到的日光并不是该 时刻太阳所发出的，而是在大约8分20秒前太阳发出的，8分20 秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电喊场与电喊波 第8章电磁辐射 时谐电磁场的位函数 B=VxA l E=-j@A-Vo V2A+k2A=-uj 0o=-号 - 会2 -dV' 网I>

( ) ( ) ( ) ( ) j j 1 e d 4π e d 4π k r r V k r r V r r V r r r r V r r     − −  − −   =  −   =  −    J A B A =  E A = − −  j  2 2 2 2 k J k       + = −  + = − A A 时谐电磁场的位函数 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电城场写电骥沈 第8章电磁辐射 8.2电偶极子的辐射 电磁辐射系统最简单的形式是电偶极子和磁偶极子。 电偶极子为长度远小于波长的载流线元，也称元天线。 电偶极子辐射是天线工程中最基本的问题。 本节内容 8.2.1电偶极子的电磁场 8.2.2 电偶极子的近区场和远区场

8.2 电偶极子的辐射 ❖ 电磁辐射系统最简单的形式是电偶极子和磁偶极子。 ❖ 电偶极子为长度远小于波长的载流线元，也称元天线。 ❖ 电偶极子辐射是天线工程中最基本的问题。 本节内容 8.2.1 电偶极子的电磁场 8.2.2 电偶极子的近区场和远区场 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电喊场与电嘴波 第8章 电福射 8.2.1电偶极子的电磁场 设电偶极子电流为I,长度为1，电流为：方向，则 jav'=e.'s .Sdz'=e.Idz 代入A()=仁了得电偶极子的矢量位 01=折e月 ✉>

d d d z z I V S z I z S J e e    =  = j e ( ) d 4π k r V r V r  − =   J 代入 A 得电偶极子的矢量位 8.2.1 电偶极子的电磁场 j e ( ) d 4π k r z C r e I z r  − =   A j e e 4π k r z Il r  − = y z x l   P r O 设电偶极子电流为I，长度为l，电流为z 方向, 则 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电碱场局电碱波 第8章电磁辐射 在球坐标系中 A()=月8=Aos9= cos Oe-ikr A()=A。 =-A.sin0=- sin Oe-ikr 4元7 A,(F,t)=A.2=0

j ( ) cos cos e 4π k r r r z Il A r A e A r    − =  = = j ( ) sin sin e 4π k r z A r A e Il A r      − =  = − = − A (r,t) = Ae = 0    在球坐标系中 z x y Ar A A  O 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射

电喊场与电喊设 第8章电磁辐射 由此得到电偶极子的电磁场 , reo rsin de。 a a a ur-sin 0 Or ae 8o A rAo rsin OA 4元 (kr)le rep rsinOe。 a a a jos jwgr2 sin0 Or a0 8p H rH。 rsinOH kIlcos —*+ k'Ilsin =e, 2元 kr"(kr) 2(a

           A rA r A r e re r e r H A r r sin sin sin 1 1 2       =  =      2 sin 1 1 j j sin sin r r e re r e E H r r H rH r H               =   =    2 j 2 sin j 1 [ ]e 4π ( ) k Il k r e kr kr   − = + 3 3 j j 2 3 2 3 cos 1 j sin j 1 j [ ]e [ ]e 2π ( ) ( ) 4π ( ) ( ) k r k r r k Il k Il e e kr kr kr kr kr     − − = − + + − 由此得到电偶极子的电磁场： 电磁场与电磁波 第8章 电磁辐射