大连海事大学通信课件天线课件.

麦克斯韦方程组变成对称形式
B E Jm t D H Je t D e B m
第8章
微波天线的理论与应用
惠更斯元的辐射
§8-3
在某个横电磁波的等相位面上取一个小面积元 s ， 它上面有切向电场 Et 和切向磁场 Ht 。
4.惠更斯原理
围绕波源 A 作一封闭曲面 S ， S 外任一点M处的波可以认为是把S上 每一点都看作为新的子波源，每个 子波源在点 M 处产生的波的总和就 等于波源A在点M处产生的波。 对于面天线（如抛物面天线），波源在远区的辐射 场可以看成是由闭合曲面上的电磁场产生的。由于 S1 面 为金属，其外表面场为零，不产生辐射，所以，抛物面 天线的辐射场就是由口面S2上的场产生的。
磁流元辐射场
H j I ml 1 sin e j r 2 r 0 I ml E j sin e j r 2 r
当两wenku.baidu.com场源同时存在时
E Ee E m D De Dm H He Hm B Be Bm
ˆ H1 J e n ˆ E1 J m n
第8章
微波天线的理论与应用
§8-2 对偶原理
一、磁流元的概念 二、对偶原理及其应用
一、磁流元的概念
世上万物往往都是对称出现的，由此可假想磁荷和 磁流是存在的。 尽管目前人们还还没有在实践中发现磁荷和磁流， 但有些情况可等效为磁荷或磁流（如口径面上的切向电 场可等效为磁流）。 麦克斯韦没有引入磁荷和磁流的概念，所以麦克斯 韦方程是不对称的形式。若引入磁荷和磁流的概念，则 可将麦克斯维方程写成对称的形式。 比较相应的对偶量，可由电流元的辐射场直接得到 磁流元的辐射场。
5.等效原理
ˆ ( H1 H 2 ) J e n
结论：凡是有磁场不连续的地方就有 表面电流。 推论：电场不连续的地方有表面磁流，且磁流密度为
ˆ ( E1 E2 ) J m n
等效原理: 把口径面上的切向磁场等效为面电流; 把口径面上的切向电场等效为面磁流。 惠更斯原理将波源在远区产生的辐射等效为 S 2 口面 上电、磁场等效的磁流和电流的辐射场。
I ml E j sin e j r 2 r
设均匀平面电磁波传播方向为 z，电场极化方向为 y。 在传播方向的横截面上取一个矩形面积元 s = xy。 均匀平面电磁波的表达式
Et Et j z E jj E i i = e iHt E E e， ， H H tt
二、对偶原理及其应用
1.对偶原理的建立 0 0， 0 0， 0 1/0 ， pe pm qe qm， e m ， Ie Im， Je Jm Ee Hm， He Em, De Bm， Be Dm
“电源场”
Be t De He J e t De e Be 0 Ee
0
Et
= iHt
图 8-3-1 矩形面积元上的等效磁流与等效电流
E jEt ，
H i
JmS n E k jEt iEt
等效原理 电流元辐射场
ˆ Ht Je n ˆ Et J m n
I el E j 0 sin e j r 2 r
磁流元辐射场
I el H j sin e j r 2 r
I ml 1 H j sin e j r 2 r 0
第8章
微波天线的理论与应用
述
§8-1 概
§8-3 §8-4 §8-5
§8-2 对偶原理
惠更斯元的辐射 喇叭天线 反射面天线
§8-6 隙缝天线 §8-7 微带天线
第8章
微波天线的理论与应用
§8-1 概
述
1.面天线和线天线的比较：
面天线：由口径面上的电磁场产生辐射；
线天线：由天线上的高频电流产生辐射。 2.微波天线的种类： 喇叭天线，抛物面天线，波导裂缝天线，微带天线等。 3.面天线求解的问题： (1)口径面上的场（内场问题）； (2)远区辐射场（外场问题）。 线天线的基本辐射单元是电流元，面天线的基本辐 射单元是惠更斯元，惠更斯元由电流元和磁流元构成。
“磁源场”
Hm Dm t Bm t
Em J m
Bm m Dm 0
ˆ 方向（与磁流元正向成 结论：磁流元远区辐射电场为 0 0， 0 0， 0 1/0 ， pe pm q e q m， e m ， Ie Im， Je Jm ˆ 方向。且电流元和磁流元的 左手螺旋关系），磁场为 Ee Hm， He Em, De Bm， Be Dm 方向性完全相同。
j z
0 0
假设 s 在 z = n 处，则其表面上的电场、磁场分别为
图 8-3-1
矩形面积元上的等效磁流与等效电流
E jEt ，
H i
面积元 s 上的电场等效成表面磁流密度
JmS n E k jEt iEt 等效磁流 Im 沿＋ x 方向，量值为 Im JmSy E t y
Be t De He J e t De e Be 0 Ee Hm Dm t
Em J m
Bm m Dm 0
Bm t
电流元辐射场
E j I el 0 sin e j r 2 r I el H j sin e j r 2 r