京交通大学Beijing Jiaotong University电磁兼容理论第7章天线
电磁兼容理论 第7章 天线
主要内容北京交通大学BeijingJiaotongUniversity1.电偶极子天线2.半波偶极子和1/4波长单极天线3.天线阵4.天线的特性5.FRIIS传输方程6.反射的影响7.宽带测量天线
主要内容 1. 电偶极子天线 2. 半波偶极子和1/4波长单极天线 3. 天线阵 4. 天线的特性 5. FRIIS传输方程 6. 反射的影响 7. 宽带测量天线
天线和辐射源北京交通大学BeijingJiaotongUniversity天线的作用发射：将能量以电磁波的形式发射到空间中；接收：将所处空间中电磁波的能量接收下来。发射接收变化的电感应电压天线天线空间电磁波压或电流感应电流导电的物体即可成为天线，只要对其施加变化的电压或电流就会辐射出电磁场；放置在电磁场中的导体，由于感应就会产生感应电流和感应电压
天线和辐射源 天线的作用 发射：将能量以电磁波的形式发射到空间中； 接收：将所处空间中电磁波的能量接收下来。 空间电磁波 变化的电 压或电流 发射 接收 天线 感应电压 感应电流 天线 导电的物体即可成为天线，只要对其施加变化的电压或电流， 就会辐射出电磁场；放置在电磁场中的导体，由于感应就会产 生感应电流和感应电压
北京交通大学BeijingJiaotongUniversity任何导电的物体，都可能向外辐射电磁场，成为辐射源，只要它载有变化的电流：任何导电的物体，都可以感应空间的电磁场，与其相连的电路也会受到空间中的场的影响
任何导电的物体，都可能向外辐射电磁场，成为辐射源，只 要它载有变化的电流；任何导电的物体，都可以感应空间的 电磁场，与其相连的电路也会受到空间中的场的影响
1.电偶极子天线北京交通大学Beijing JiaotongUniversity（1）电（赫兹）偶极子各种天线都可以看成是由很多电偶极子构成的，因此天线的辐射场也可以看成是这许多电偶极子辐射场的叠加。电偶极子：长度<<入的流有电流的导线特点：由于<<入，因此电偶极子上的电流处处相等
1. 电偶极子天线 各种天线都可以看成是由很多电偶极子构成的，因 此天线的辐射场也可以看成是这许多电偶极子辐射场 的叠加。 （1）电（赫兹）偶极子 电偶极子：长度l<<的流有电流的导线。 特点：由于l<< ，因此电偶极子上的电流I处处相等
（1）电（赫兹）偶极子北京交通大学BeijingJiaotongUniversityA=兰Idle-ira.对于放在Z轴中的电偶极子，其M点的矢量位为4元rA, = A, cos球坐标系中7A。=-A, sin0A=0MH-IvxAAH,=0He=0idlBoHS4-.VxH=jOcEE7XHIdl-iBorjos4TBor3idl-jorEe4TTBBo'E=0
H = A 1 对于放在Z轴中的电偶极子，其M点的矢量位为 z jkr Idle r A a − = 4 M H = E E = H j j 1 （1）电（赫兹）偶极子 cos sin 0 r z z A A A A A = = − = 球坐标系中
（1）电（赫兹）偶极子北京交通大学Beijing Jiaotong University2元近场区kr<1-r111此时，e-jkr ～ 1和起主要作用r3r2idl11e-iporHB sin eBar24元Bo8idl-jBorE.=2ocos4BorBor3idlEO-iBornoPossingBor34TTBorBorP
近场区 𝑘𝑟 = 2𝜋 𝜆 𝑟 ≪ 1 此时，𝑒 −𝑗𝑘𝑟 ≈ 1 1 𝑟 2 1 𝑟 和 𝟑 起主要作用 （1）电（赫兹）偶极子
（1）电（赫兹）偶极子北京交通大学Bei jing Jiaotong University2元11远场区和的项此时可略去包含kr =>1Yr3r21idle-iBoridl-ioHlarfed相量形式Erfed noaesine=jBosingae4m4T-12元/A0e-[2元(/A0）]f μoidl sinefpodlsinP2mo2rAHar field = Re[Har fieldejor]RelEfar fieldejorErar field =时域形式EmEm+90°a90°(t-1olmo2Emin[0(-)]amsinosinornoBoidlfμoi dl sin e其中Emsing24㎡
远场区 𝑘𝑟 = 2𝜋 𝜆 𝑟 ≫ 1 此时可略去包含 1 𝑟 2 1 𝑟 和 𝟑 的项 相 量 形 式 时 域 形 式 其中 （1）电（赫兹）偶极子
（1）电（赫兹）偶极子北京交通大学Beijing Jiaotong University电偶极子的远场性质（1）场量与距离1/r、I、dl和sin成正比；（2）E远场/H远场=No；（3）E远场和H远场正交；（4）E远场×H远场=Kar（5）表示相位的项e-ipo转化为时域中表示时延的项sin[w(t-r/vo)]
（1）电（赫兹）偶极子 电偶极子的远场性质 （1）场量与距离1/r、I、dl 和sinθ成正比； （2）|E远场|/|H远场|=𝜂0 ； （3） E远场和H远场正交； （4） E远场×H远场=Kar （5）表示相位的项e -jβ0 r转化为时域中表示时延的项sin[𝜔(t-r/v0 )]
北京交通大学（1）电（赫兹）偶极子Bei jing Jiaotong University平均坡印廷矢量1003v=1a[ExR]9080=Re(EHar-E,Hae)701ij2sin?dl=15㎡Cinaa50平均辐射功率4030Prad = d Sav dsDav20101712dl=80元(in W)2入2080040601001oPraddl辐射电阻Rrad=80元(in 2)2Ims入o
平均坡印廷矢量 （1）电（赫兹）偶极子 平均辐射功率 辐射电阻