电磁场与电磁波7.

《电磁场与电磁波7.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁场与电磁波7.（128页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、信息传递方式信息传递方式:无线通信系统框图无线通信系统框图7. 1 引言引言无线通信系统无线通信系统:) 1 ()2(电话等电话等接收天线下行波发射机发射天线馈线接收机导行波馈线矩形波导矩形波导圆波导圆波导同轴线同轴线微带线微带线天线的定义：天线的定义：用来发射或接收无线电波的装置。用来发射或接收无线电波的装置。天线的作用：天线的作用：为电磁波并传送到空间，或者将空间传来的电磁波能量为电磁波并传送到空间，或者将空间传来的电磁波能量转变转变为高频电流为高频电流并传送到接收机；并传送到接收机； 定向发射或接收定向发射或接收) 1 ()2(电磁波。电磁波。将发射机送来的将发射机送来的 高频电流能量转

2、变高频电流能量转变天线的分类：天线的分类：按用途分按用途分： 通信天线，用来传递文字、声音和图通信天线，用来传递文字、声音和图) 1 (雷达天线，用来探测活动目标的方位、距离和高度雷达天线，用来探测活动目标的方位、距离和高度像等信息；像等信息； 广播电视天线，用来传递广播电视信号；广播电视天线，用来传递广播电视信号；)2()3(等。等。comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言微波天线微波天线 （ ， ） 1m10M30MHz3001 . 0m1M300GHz3短波天线短波天线 （ ， ） 10m210M3MHz30超短波天线（超短波天线（ ， ）按波长分按波长分：

3、长波天线长波天线 （ ， ） ) 1 (中波天线中波天线 （ ， ） 310m410k30kHz300210m310k300MHz3)2() 3()4()5(按结构形式分按结构形式分： 线天线，由尺寸远小于波长的细线天线，由尺寸远小于波长的细) 1 ()2(长导线构成；长导线构成； 面天线，由口径尺寸远大于波长的金面天线，由口径尺寸远大于波长的金属表面构成，主要用于微波波段。属表面构成，主要用于微波波段。按极化形式分按极化形式分： 直线极化天线；直线极化天线； 圆极化天线；圆极化天线；椭椭圆极化天线。圆极化天线。) 1 ()2() 3(comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术

4、 引言引言中、短波天线中、短波天线微波接力天线微波接力天线comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言微波天线微波天线comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言抛物面天线抛物面天线comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言铁塔中波天线铁塔中波天线comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言引向天线（八木天线）引向天线（八木天线）comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言 上海电视塔（上海电视塔（468468米）米） 广州塔（广州塔（610610米）米） 迪拜塔（迪拜塔（

5、828828米）米）comeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 引言引言将其代入麦克斯韦方程可得将其代入麦克斯韦方程可得JtAA022002022002tABtAE7. 2 基本振子的辐射基本振子的辐射1. 动态位动态位VdVrvrttr)(41),(0称为达朗贝尔方程，其解为称为达朗贝尔方程，其解为VdVrvrtJtrA)(4),(0,上式表明，上式表明， 时刻的动态位决定于时刻的动态位决定于 时刻的场源，即场源的作时刻的场源，即场源的作t)(vrt 用要经过用要经过 时间以后才能传到距场源时间以后才能传到距场源 的地方，而的地方，而vrrvr播所需的时间。播所需的时间。正是

6、电磁波传正是电磁波传 例如例如：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：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，而是在大约太阳所发出的，而是在大约8 8分分2020秒前太阳发出的，秒前太阳发出的，8 8分分2020秒内光传播秒内光传播的距离正好是太阳到地球的平均距离。的距离正好是太阳到地球的平均距离。对于正弦电磁场，动态位的定义为对于正弦电磁场，动态位的定义为JAkA022022kABAjEVjkrdVre041称为亥姆霍兹方程，其解为称为亥姆霍兹方程，其解为VjkrdVreJA40,代入复数形式的麦克斯韦方程可得代入复数形式的麦克斯韦方程可得 ,对于线

7、电流有对于线电流有 ldrIeAljkr40注意：注意：1. 1. 式中所有场量均为用最大值表示的复数；式中所有场量均为用最大值表示的复数； 2. 2. 动态矢量位的方向与电流方向相同。动态矢量位的方向与电流方向相同。ldrIeAljkr40线电流的动态矢量位线电流的动态矢量位：一段：一段长度远小于波长、载有等幅同相高长度远小于波长、载有等幅同相高频电流的导线称为电基本振子。频电流的导线称为电基本振子。：将电基本振子置于球坐标系中将电基本振子置于球坐标系中心如图，则有心如图，则有reIleAjkrz40它在球坐标系中的三个分量为它在球坐标系中的三个分量为cos40reIlAjkrrsin40r

8、eIlAjkr0A2. 电基本振子的辐射电基本振子的辐射)(ti)(ti)(ti)(ti)(ticomeehwq.163 第第 7 章章 天线技术天线技术 基本振子的辐射基本振子的辐射l Izor),(rPAArAcos)()(123203krjkreIlkEjkrrsin)()(143203krjkrkrjeIlkEjkr0E电场电场)(10AHsin)(11422krkrjIlekHjkr0HHr磁场磁场：满足条件满足条件 的区域称为的区域称为去去 的低次幂项，得的低次幂项，得1krkrkr。此时电磁场主要由。此时电磁场主要由 的高次幂项决定，故可略的高次幂项决定，故可略)(10HjE由由

9、 及及 可得可得302cosrIljEr304sinrIljE24sinrIlH考虑到电基本振子两端的电荷与电流的关系为考虑到电基本振子两端的电荷与电流的关系为 ，dtdqi 即即 ，故有，故有qjI302cosrqlEr304sinrqlE24sinrIlH：（1）电场与电偶极子的电场）电场与电偶极子的电场相同，而磁场与恒定电流相同，而磁场与恒定电流sin)(1422krIlkHcos)(12303krIlkjErsin)(14303krIlkjE电偶极子的电场电偶极子的电场302cosrqleEr304sinrqle恒定电流元的磁场恒定电流元的磁场204 relIdBr24sinrIdlH

10、元的磁场相同，即电基本振子在近区为元的磁场相同，即电基本振子在近区为。（2）坡印廷矢量的平均值）坡印廷矢量的平均值为零，即为零，即这表明，电基本振子在近区没有电磁能量辐射这表明，电基本振子在近区没有电磁能量辐射。04sin)4sin2cos(21Re21Re23030*rIlerIljerIljeHESrav：满足条件满足条件去去 的高次幂项，得的高次幂项，得1krkrkr远远。此时电磁场主要由。此时电磁场主要由 的低次幂项决定，故可略的低次幂项决定，故可略的区域称为的区域称为cos)()(123203krjkreIlkEjkrrsin)()(143203krjkrkrjeIlkEjkr0E电

11、场电场sin)(11422krkrjIlekHjkr0HHr磁场磁场元的磁场相同，即电基本振子在近区为元的磁场相同，即电基本振子在近区为。（2）坡印廷矢量的平均值）坡印廷矢量的平均值为零，即为零，即这表明，电基本振子在近区没有电磁能量辐射这表明，电基本振子在近区没有电磁能量辐射。04sin)4sin2cos(21Re21Re23030*rIlerIljerIljeHESrav：满足条件满足条件去去 的高次幂项，得的高次幂项，得1krkrkr远远。此时电磁场主要由。此时电磁场主要由 的低次幂项决定，故可略的低次幂项决定，故可略的区域称为的区域称为lkrjkrjkrerIljerIljerIlkj