[信息与通信]中科大天线原理第六章
57页1、天线原理第第6章 电偶极子和细直天线章 电偶极子和细直天线朱旗中国科学技术大学朱旗天线原理-第五章(下) (续)本章包含下列主题:1.短电偶极子的场2.短电偶极子的辐射电阻3.细直天线:/2,3/24.2偶极子的辐射电阻5.两个2偶极子的阵列6.边射、端射和密排阵7.非电流最大点的辐射电阻8.行波天线本章包含下列主题:1.短电偶极子的场2.短电偶极子的辐射电阻3.细直天线:/2,3/24.2偶极子的辐射电阻5.两个2偶极子的阵列6.边射、端射和密排阵7.非电流最大点的辐射电阻8.行波天线中国科学技术大学朱旗6.1 短电偶极子6.1 短电偶极子因为任何直天线都可认为是由大量很短的导体串接而成的,因为任何直天线都可认为是由大量很短的导体串接而成的,所以需要首先阐明短导体的辐射性能,然后再研究实际使用的长直导体。所以需要首先阐明短导体的辐射性能,然后再研究实际使用的长直导体。天线原理-第六章(续)短的直导体通常称为短偶极子,尽管很短但仍是有限长度的。对于短而趋零的情况,则称无限小偶极子。考虑图6.1(a)所示的短电偶极子,其长度短的直导体通常称为短偶极子,尽管很短但仍是有限长度的。对于短而趋
2、零的情况,则称无限小偶极子。考虑图6.1(a)所示的短电偶极子,其长度 L L 远小于波长( 远小于波长( LL),且波长也远大于其长度(L),可令s = r而忽略导体不同部分所贡献场的相位差异若场点与偶极子相距远大于其长度( rL),且波长也远大于其长度(L),可令s = r而忽略导体不同部分所贡献场的相位差异,则式(3)中的被积函数可认为是常数,积分结果变为则式(3)中的被积函数可认为是常数,积分结果变为/2/ 00/ 00 /2(3)(4)44cosLjt s c jt r c z zLI eAdzLI eAsrsrz = =类似地,电荷分布的滞后标量位V可写成:类似地,电荷分布的滞后标量位V可写成:/ 0 01 , = (5)4jt s cVVdes=滞后电荷密度d = 无限小的体积单元, d = 无限小的体积单元, 0 0= 自由空间的介电常数= 自由空间的介电常数中国科学技术大学朱旗天线原理-第六章(续)偶极子情况下,电荷集中在图6.1(b)所示端点区域,式(5)可简化成:偶极子情况下,电荷集中在图6.1(b)所示端点区域,式(5)可简化成:0121 (7)4qqVss=由
3、式(6.1.1)和式(3a),有由式(6.1.1)和式(3a),有/ 0 (8)jt s cIqI dtIedtj =将此式代入式(7),得将此式代入式(7),得12/ / 0121(9)4jtscjtsceeVjss=中国科学技术大学朱旗天线原理-第六章(续)参照图6.3(b),当r L时,偶极子端点到场点P的直线可认为是平行的,其长度分别为参照图6.3(b),当r L时,偶极子端点到场点P的直线可认为是平行的,其长度分别为12cos ,cos22LLsrsr=+12/ / 0121(9)4jtscjtsceeVjss=中国科学技术大学朱旗天线原理-第六章(续)将式(10)和式(11)代人式(9)(电场的位函数展开式),可推出短电偶极子的电场表达式将式(10)和式(11)代人式(9)(电场的位函数展开式),可推出短电偶极子的电场表达式/ 0 23 0/ 0 223 0/ 0 2cos11(12)2sin11(13)4sin14jtr crjtr cjtr cI LeEcrjrI LejEc rcrjrI LejHcrr =+ =+=+一 般 情 况 下 , 短 偶 极 子 的 电 场
4、 :一 般 情 况 下 , 短 偶 极 子 的 磁 场 :(15)0 (16)rHH=中国科学技术大学朱旗天线原理-第六章(续)式(1216)可进一步变为式(1216)可进一步变为/ 0 23 0/ 0 223 0/ 0 211cos (12)211sin (13)41sin 4jtr c rjtr cjtr cI LEecrjrI LjEec rcrjrI LjHecrr =+ =+=+一 般 情 况 下 , 短 偶 极 子 的 电 场 :一 般 情 况 下 , 短 偶 极 子 的 磁 场 :(15)0 (16)rHH=中国科学技术大学朱旗天线原理-第六章(续)比较式(17)和式(18),注意到:比较式(17)和式(18),注意到:?远场的电场和磁场在时间上同相,波瓣图都正比于sin 而独立于;远场的电场和磁场在时间上同相,波瓣图都正比于sin 而独立于;?其立体波瓣图呈饼圈形,由图6.4(a)的图形绕偶极子的轴回转而成。其立体波瓣图呈饼圈形,由图6.4(a)的图形绕偶极子的轴回转而成。/ 000sin (18)4376.7jtr cILHjer E H =远场情况 电场:远场情况
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