偶极子天线的辐射

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1、偶极子天线的辐射一、偶极子天线（元天线）1、结构：长为Δl的载流导线，中心馈电⑴本质上是一个LC振荡电路，振荡频率：　，⑵　为了有效地辐射能量：f↑，L、C↓图9－2－1⑶　闭合电路→开放电路→振荡偶极子 点击看图2、电特性⑴　Δl＜＜λ，Δl上各点的电流（包括相位）可以看作是相等的，                 ⑵　Δl＜＜r，Δl上各点到P点的距离，可以看作是相等的3、实际的线状天线可看成是许多偶极子天线的串联组合。二、偶极子天线的辐射     1、 辐射场表达式⑴　设偶极子天线上的电流为，在空间产生的矢量位（达朗贝尔方程的解）   在球坐标系中，如图9－2－1       

2、     ⑵　由　　　⑶由　　　　　　　　　2、 讨论⑴　若kr1＜＜（k＜＜1/r，r＜＜λ/2π＝，天线近区④～⑥式中，⑨、⑩式是电偶极子产生的电场，p25(2.4.7)式。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电流元产生的磁场　　　　　　　与⑧比较，所以⑧式是电流元产生的磁场。　　∴①近区的磁场是偶极子上的瞬时电流元产生的，与恒定磁场分布相似， 近区的电场是偶极子上的瞬时偶极子产生的，与静电场分布相似。 ②E与H相位相差π／2 ③　　　主要是由于在(4)～(6)

3、→(8)～(10)的过程中，略去了一些小项，实际上         是能量交换（电场～磁场）＞＞传输的能量。⑵　若kr＞＞1（k＞＞1/r，r＞＞λ/2π），天线远区　　　由(4)～(7)式①    场强　　　　ⅰ）只有,分量，TEM波。ⅱ）E、H同频率，同相位。ⅲ）r相等的各点相位相等――球面波。②波阻抗　　　　自由空间　η＝120π≈＝377Ω。③     3、辐射特性（远区）⑴　辐射方向性由远区场强表达式（11）、（12）表明辐射具有一定的方向性：在天线所在的平面内，∝sinθ,θ＝0，场强为0；                                         

4、    θ＝π／2，场强最大；  在垂直于天线的平面内无方向性。①   方向图函数ⅰ）定义：ⅱ）偶极子天线，由（12）式f（θ）＝sinθ(15)②   方向图：ⅰ）定义：按方向图函数f（θ,φ）绘出的图形称为方向图。ⅱ）偶极子天线的方向图。(a)三维方向图（点击链接）   (b)侧视图图9－2－3(c)俯视图  方向图直观地表示出天线在不同方向上，相同距离处辐射场强的相对大小。例：图9－2－3(b)中P1、P2点表示出天线在不同方向上，相同距离处辐射场强的相对   大小，设P1点，Emax＝1，P2点，E＝sinθ。⑵辐射功率和辐射电阻①    辐射功率　　自由空间无损耗，以偶极子

5、天线为中心作一球面，天线辐射出去的功率P等于Sav沿球面的积分。图9－2－4　　②辐射电阻ⅰ）定义：天线辐射的功率可看作被一个等效电阻“吸收”，称为辐射电阻　ⅱ）偶极子天线的辐射电阻由(17)式　　　　由（17）式，激励电流I一定，Rr↑，P↓。例：某发射电台辐射功率10KW，用偶极子天线发射（a）求在天线的垂直平分面上距离1km处的Sav和E（b）在与天线的垂直平分面成何角度时，Sav减小一半解：(a)由 　　　、：同频率、同相位　　在效值(b)由①式，⑶　方向系数Dⅰ）理想点源天线：无方向性天线，方向图是一球面。ⅱ）方向系数的定义：在辐射功率相同的条件下，某一最大辐射方向的辐射强

6、度与                   点源天线在同一点的辐射强度之比，描述了天线辐射能量集                   中的程度。ⅲ）表达式：　　辐射功率P＝C例：9.2.1　求元天线的方向性系数解：由（2）　由（16）　对于无方向性天线　P不变　由（2）、（3）　P一定，偶极子天线最大辐射方向上辐射强度是无方向性天线的1.5倍。⑷天线的增益①天线的效率　　②天线的增益　　G＝ηD　三、接收天线1、 电磁波的接收图9－2－5天线用作接收，作用与发射相反，是把空间电磁波的能量转换为天线上振荡电流的能量，通过馈线传输到接收机。      把一单元接收天线（偶极子天线）放在辐射

7、场中，电场可以分解为两个分量　            　　　　      Eθ平行于入射面，E垂直于入射面。天线上产生的感应电动势：         　　　一般线天线上的感应电动势         e通过负载Zl产生感应电流，把信号传送给接收机。2、同一付天线，用作发射天线或接收天线时，电参数是相同的，只是含义不同。例：同一天线用作发射、接收天线时，f(θ、φ)和方向图都相同，发射天线：表示天线在不同方向上，相同距离处辐射场的相对大小。接收天线：表示天线对