中国科学技术大学：《电磁场理论 Electromagnetic Theory》课程教学资源（课件讲稿）第8章 电磁波的辐射

第八章电磁波的辐射 本章目录： §8.1推迟位的多级子展开 §8.2电偶极矩的场 §8.3磁偶极矩的场 §8.4线天线的辐射场

第八章 电磁波的辐射 本章目录： §8.1 推迟位的多级子展开 §8.2 电偶极矩的场 §8.3 磁偶极矩的场 §8.4 线天线的辐射场

辐射的基本概念 1.什么是辐射？ +辐射：随时间变化的电磁场离开 波源向空间传播的现象 +产生辐射的源称为天线。 2.辐射产生的必要条件 (1)时变源存在。 (2)源电路是开放的。 3.影响辐射强弱的原因 (1)源电路尺寸与辐射波的波长相 比拟时辐射较为明显。 (2)源电路越开放，辐射就越强

辐射的基本概念 1. 什么是辐射？ 辐射：随时间变化的电磁场离开 波源向空间传播的现象。 ~ 产生辐射的源称为天线。 2. 辐射产生的必要条件 （1）时变源存在。 （2）源电路是开放的。 ~ （2）源电路是开放的。 3. 影响辐射强弱的原因 （1）源电路尺寸与辐射波的波长相 比拟时辐射较为明显。 （2）源电路越开放 辐射就越强 ~ （2）源电路越开放，辐射就越强

赫兹实验 1889年，赫兹利 用振荡电偶极 子和共振电偶 感应圈 极子，进行了 许多实验，结 果证实了振荡 电偶极子能够 感应圈 发射电磁波。 赫兹实验证明 了麦克斯韦的 电磁波理论。 感应圈

赫兹实验 1889 年,赫兹利 用振荡电偶极 子和共振电偶 极子 ，进行了 许多实验，结 果证实了振荡 电偶极子能够 发射电磁波 。 赫兹实验证明 了麦克斯韦的 电磁波理论

电偶极子的辐射演示 无线电广播、通信、遥测、遥控以及导 航等无线电系统都是利用无线电波来传递信 号的。而无线电波的发射和接收都通过天线 来完成，因此天线设备是无线电系统中重要 的组成部分

电偶极子的辐射演示 无线电广播、通信、遥测、遥控以及导 航等无线电系统都是利用无线电波来传递信 号的。而无线电波的发射和接收都通过天线 来完成，因此天线设备是无线电系统中重要 的组成部分

接收天线 发射只线( 导行波 馈线 下行波 接收机 发射机 发射机末级回路产生的高频振荡电流经过馈线送到发 射天线，通过发射天线将其转换成电磁波辐射出去； 到了接收端，电磁波在接收天线上感生高频振荡电流， 再经馈线将高频振荡电流送到接收机输入回路，这就 完成了信息的传递。在这个过程中，经历了电磁波的 传输、发射、传播、接收等过程

接收天线 发射天线 馈 馈 下行波 接收机 线 发射机 线 导行波 发射机末级回路产生的高频振荡电流经过馈线送到发 射天线，通过发射天线将其转换成电磁波辐射出去； 到了接收端，电磁波在接收天线上感生高频振荡电流， 再经馈线将高频振荡电流送到接收机输入回路，这就 完成了信息的传递。在这个过程中，经历了电磁波的 传输、发射、传播、接收等过程

左图为无线电定位系 统的基本方框图。发射天 线和接收天线常合用一副 委 电磁波 天线，利用天线开关的转 馈线 换作用，分别接入发射机 天线开关 和接收机。当天线与发射 发射机 接收机 机接通时，此天线作发射 显示设备 天线用；当天线与接收机 接通时，此天线作接收天 线用

左图为无线电定位系 统的基本方框图。发射天 线和接收天线常合用一副 天线 ，利用天线开关的转 换作用 ，分别接入发射机 和接收机。当天线与发射 机接通时，此天线作发射 天线用 ；当天线与接收机 接通时 ，此天线作接收天 线用

雷达探测日标演示

雷达探测目标演示

§8.1推迟位的多极子展开 研究范围：真空中的时谐场，p,j分布在有限 区域，w≠0。 0=0,为静电磁场，E-,1-月 当r→o(远区场)，5=E×月-重.55→0 w≠0，为时变场，E一1，H-L(因存在二次场源) 当r→∞（远区场），§=E×万-∮5西≠0

§ 8.1推迟位的多极子展开  研 究 范 围 真 空 中 的 时 谐 场  分 布 在 有 限 0 J w   研 究 范 围：真 空 中 的 时 谐 场， ， 分 布 在 有 限 区域， 。 2 3 1 1 w EH 0 r r      ，为静电磁场， ，   5 0 1 S S dS r r r S EH                     当 （远区场）， ，5  1 1 0 S r w EH           ， 为 时 变 场 ，   ， （ 因 存 在 二 次 场 源 ） 0 0 1 w EH r r r S E H S dS                     ， 为 时 变 场 ， ， （ 因 存 在 二 次 场 源 ） 当 （ 远 区 场 ） 2 0 S r S E H S dS r             当 （ 远 区 场 ）， ， 

§8.1推迟位的多极子展开 根据电荷守恒定律和洛仑兹规范 ①p油j决 ②o油A决定 j0色 R -尝役。共--f i-vxi-vx

§ 8.1推迟位的多极子展开 根据电荷守恒定律和洛仑兹规范 R   J A     ① 由 决定 ② 由 决定   ' ' 0 (, ) R Jr t C A dV        ' 0 ' ' 4 ( ) V J r jkRd R dV          0 ' ' 其中 ( ) 4 jkR V J r A e dV R rr R         其中   1 B A   H   A            0 B A H A      

§8.1推迟位的多极子展开 无源区域V×疗=me,正→龙=V×方 iwEo jwEolo vxv.i-v:-v(v. T2+k2A=0(无源区域) +办 jwEoLo 孩Fmi-8-4刘到 jwEoMo

§ 8.1推迟位的多极子展开 1 0 0 H jw E E H jw           无源区域      2 00 00 1 1 E A AA [ ] jw jw                        2 2 00 00 2 0( 1 [ ] AkA jw jw kA A                  无源区域）     0 0 [ ] A jw           0 0 A E jwA jw w A j                           或由    0 0  