《电磁场与电磁波》课件8电磁辐射.ppt

1、0 HJDtEBtDB()()0 lSlSSSH dlJDtdSE dlBtdSD dSB dS 积分形式和微分形式的麦克斯韦方程、有源区域和无源区域中的麦克斯韦方程。麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组No.5质能方程质能方程 No.4勾股定理勾股定理 No.3牛顿第二定律牛顿第二定律 No.2欧拉公式欧拉公式 No.1麦克斯韦方程麦克斯韦方程 十个最伟大的公式No.10圆的周长公式圆的周长公式 No.9傅立叶变换傅立叶变换 No.8德布罗意方程组德布罗意方程组No.7 1+1=2No.6薛定谔方程薛定谔方程 小结：磁生电，电生磁（由近及远传递下去，实现通信）()()BEtDHt磁生电电生磁电磁波是

2、载波，把信息从这拉到那，实现通信。222221()d Ed Edzcdt波动方程电与磁是波动的，即这个时电与磁是波动的，即这个时刻在这，下个时刻在那！刻在这，下个时刻在那！第第7章章 电磁辐射电磁辐射 电基本振子的辐射电基本振子的辐射 磁基本振子的辐射磁基本振子的辐射 电基本振子又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度dl远小于波长，其直径远小于长度，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。电基本振子的辐射电基本振子的辐射 1sin4jkrIdleHjkrr2221sin41cos21sin4

3、jkrjkrrjkrIdleHjkrrIdleEjjkrrIdlejkEjkrrr 近区场的特点：近区场的特点：1）在近区，场表达式与静电场中电偶极子产生的电场以及恒定电流产生的磁场相似。因此，近区场称为准静态场。2）由于场强与1/r的高次方成正比，因此近区场随距离的增大而迅速减小，即离天线较远时，可认为近区场近似为零。3）电场与磁场相位相差90，说明坡印廷矢量为虚数，也就是说，电磁能量在场源和场之间来回振荡，没有能量向外辐射。因此，近区场又称为感应场。1Re02avSEH23030sin42cos42sin4rIdlHrIdlEjrIdlEjr 7.2.2 远区场远区场kr1即（r/(2)）

4、的区域称为远区，在此区域内23111()()krkrkr0120sin2120060sinjkrrjkrEIdlHjerEIdlEjer2221sin41cos21sin4jkrjkrrjkrIdleHjkrrIdleEjjkrrIdlejkEjkrrr 远区场有如下特点：远区场有如下特点：1）仅有两个场分量，该两场分量与矢径r三者方向相互垂直，且符合右手螺旋法则。2）电基本振子的远区场为一沿径向向外传播的电磁波。电磁能量离开场源向空间辐射出去，因此称为辐射场。3)在方位上，场与有关，在不同的方向上，其辐射强度是不同的。当=90方向时，辐射最强；当=0方向时，辐射为零。sin212060sin

5、jkrjkrEIdlHjerIdlEjer例题例题电基本振子放置于Z轴上，研究其远区辐射场，其中电场方向、磁场方向和传播方向中，传播方向是 ；电场方向是 ；磁场方向的是 。远区场的坡印廷矢量平均值为 有能量沿r方向向外辐射，故远区场又称为辐射场。60sinsin2120jkrjkrIdlEjerEIdlHjer*22211Re*Re22111sin2222avrrrrSEHeE HEIdleeHer所以辐射功率为所以辐射功率为 22200230221sinsin222sin2241222332ravSPSdSIdlrd drIdldIdlIdl 空气中 22402rIdlP例题例题:已知天线所

6、发射的球面电磁波的电场已知天线所发射的球面电磁波的电场和磁场分别为：和磁场分别为：求天线的发射功率?000sincos(),1sincos()EAtkrrHAtkrr2220202222222002000020001sin()cos()81sin()()cos()sincos()341()3rrsTS tE He E HeAt krrAP tS t dsdAt kr rdt krrAPP t dtT 国家对安全辐射标准的规定为：对人们长期居住、生活、工作的场所需满足安全区辐射标准：最大辐射功率密度为10uW/c 。若一个GSM基站发射机额定功率为10W，天线的增益为21dB，且与发射机共轭匹配

7、。试问在距离基站为200m的场所是否达到安全区标准(设该场所位于天线的最大辐射方向上)？若一个人的有效面积为1.700.5 ，有多少辐射功率照射在该场所上的一个人身上？2m解：在发射天线的最大辐射方向上，辐射功率密度为：21102222210 100.0025/0.25/10/44200tPGSW mW cmW cmd满足安全区辐射条件。人身上接受的辐射功率为 40.25(1.70.5 10)21252.125ePSAWmW2m2m7.3 磁基本振子的辐射磁基本振子的辐射一个置于坐标原点的、半径为a的小圆环,如图所示。若小圆环的周长远小于波长,而环上的电流的幅度及相位处处相同。通常称这种小电流环为磁基本振子。磁基本振子的场为磁基本振子的场为 322321cos21sin40jkrrjkrISjkHerrISjkkHerrrH2001sin2rjkrEEISkjkEjerr 磁基本振子的远区辐射场磁基本振子的远区辐射场 2222sinsin4sinsin4jkrjkrjkrjkrISkISHeerrISkISEeeHrr 小电流环是一种实用天线，称之为环型天线。事实上，对于一个很小的环来说，如果环的周长远小于/4，则该天线的辐射场方向性与环的实际形状无关，即环可以是矩形、三角形或其它形状。