磁偶极子天线

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4 πr 3
E
j I 0 k ssin
4πr 2
其磁场正好是第三章中小电流圆 环(即磁偶极子)产生磁场的表 达式(3-5-12)
远场区的辐射场
kr 1
I 0 sk
sin
2
E
H
4πr
I 0 sk 2 sin
4 πr
e 0 jkr
0
e jkr
与电偶极子远区场相比, 除电场和磁场的极化方向互 为置换外,特性类似
6.4 磁偶极子天线
自强●弘毅●求是●拓新
(1)小电流环天线结构
电流环上通有随时间谐变的电流,电流的振幅为恒量,数学 上可表示为:
(2)小电流环天线的电磁场
如果电流环半径很小,考虑到是随位置变化的,将
其在球坐标系中表示,即
eˆr

J r eˆ'I 0 z a

eˆrsin sin '
因为电流环上的电流方向不一致,导致其产生的 辐射场有部分互相抵消,从而削弱了整个辐射场
(4)小电流环与磁偶极子等效
在静态电磁场中,恒定小电流环可用磁偶极子等效。在时 变电磁场中,置于坐标原点的磁偶极子的磁矢势〔参考( 6-1-12)式〕为:
Ar, ,
jk
0
rˆ m 4πr
e jkr

jk0m e jkrsin
电偶极子辐射电场为:
E
j
I1 2
L
sin
r
e0 jkr 0
磁偶极子辐射电场为:
如果
I 1L
2 I
2s
E
I1sk 2sin
4πr
e0 jkr 0
电场的两个分量初始相位保持为pi/2
I 0 z a eˆ cos sin '
wenku.baidu.com
eˆcos '
磁矢位 Ar, ,
I 0a 0

eˆsin sin '
2π 0
r
eˆ cos eˆcos
sin
'
'
e jkR
R
d'
I 0a 0 2π
4π 0

ˆecos
'
e jkR R
d'
由于环上电流只有phi分量,可以预言A仅有phi分量,故上式积分后只剩下phi分量。
H
I 0 k 2 ssin
e
jkr
1
4πr
1 1
jkr
kr 2
E
r
E
0
E
0 I 0
0 k 2 ssin
4πr
e jkr
1
1 jkr
(3)小电流环天线的辐射场特性
近场区电磁场
kr 1, exp jkr 1
H
r
H
2 I 0 s cos
4 πr 3
I 0 ssin
电偶极子天线
小圆环天线
Rr
80π
2
L 2
0.88102
Rr
320π
4
s
2
2
2.44 108
辐射电阻愈大,则辐射功率愈强
(3)小电流环天线的辐射场特性
计算结果表明,同样频率、同样长度的导线制作成小电流环天 线的辐射阻抗远小于制作电偶极子天线的辐射阻抗。这说明小 电流环天线辐射电磁波的能力远小于电偶极子天线。其原因何 在?
4π r
m eˆzm
其远区电磁场为:
E
mk 2 sin
4 πr
小电流环
E
I 0 sk 2 sin
4 πr
e0 jkr 0
H
mk 2 sin
4 πr
e jkr
m I0 s
e0 jkr 0
H
I 0 sk 2 sin e jkr
4πr
(4)小电流环与磁偶极子等效
如何用一个电偶极子和一个磁偶极子天线实现圆极化波?
(2)小电流环天线的电磁场
e jkR R
e jkr r
a
jk r
r
1
2
e
jkr sin cos '
A r,,
I0s0

e
jkr
jk r
1 r2
sin
H r 1 A r
0
E r 1 H r
j 0
Hr
j I 0kscos
2πr 2
e jkr 1
1 jkr
(3)小电流环天线的辐射场特性
利用辐射电阻的定义,得到小电流圆环(磁偶极子)的辐射电阻是
Rr
2P
I
2 0
2
I
2 0
Sr, , ds
s
1
I
2 0
π
Re
0
E
H
2πr 2sind
2
320 π 4 s
2
【例】 设导线的长度为1米,求制作成圆环和电偶极子天线的辐射电阻。电 磁振荡频率为1MHz
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