电磁辐射及原理

电磁辐射及原理1位函数的方程也称作非齐次的 方程或者达郎贝尔方程2空间各点的标量位 和矢量位 随时间的变化总是落后于源，因此位函数 及 通常称为 3 是一种根本的辐射单元，它是一个载有时变电流的电流元，其长度远远小于波长，电流近似等值分布4近区场是感应场，是 波，场量与 或 成反比，场结构与静态场相同5远区场是辐射场，是 波，是球面波，场量与r成反比6一个做正弦振荡的电流元可以辐射电磁波，故该电流元又称为 7在离开天线的一定距离处，场量随角度变化的函数 称为天线的 8 ：辐射功率与输入功率的比值9天线增益：在产生相等电场强度下，点源天线需要的输入功率与实际天线需要的输入功率的比值，它等于天线的方向性系数与其效率的 10麦克斯韦方程组： 11动态场中引入的标量位和矢量位是滞后位，即它们的值是由此时刻以前的 决定的，滞后的时间是电磁波传播从源点到场点所需的时间12利用滞后位可计算电流元的 ，由此可作出它的方向图并计算其辐射功率，辐射电阻和方向性系数，增益等参量13利用电与磁的对偶性和互换原那么可以由电偶极子的辐射场直接求出磁偶极子的辐射场。根据电磁学上的 原理，理想导电金属板上开槽天线的辐射场，可利用它的互补天线求解14线天线是由许许多多 组成的15由各段电流元产生的场的叠加，可求得线天线的 场，许多付天线放置在一起组成天线阵，同样可以利用 原理求得天线阵的方向图16时变场中的矢量位方程和标量位方程为 和 。17给定标量位及矢量位，式中。(1)试证明：；(2)求、和；(3)证明上述结果满足自由空间中的麦克斯韦方程。18设元天线的轴线沿东西方向放置，在远方有一移动接受台停在正南方而收到最大电场强度，当电台以元天线为中心的圆周在地面上移动时，电场强度逐渐减小，问当电场强度减少到最大值的时，电台的位置偏离正南方多少度？19上题如果接收台不动，将元天线在水平面内绕中心旋转，结果如何？如果接收台天线也是元天线，讨论收发两天线的相对位置对测量结果的影响。20一半波天线，某上电流分布为 () (1)求证：当时，由式可解得： ;(2)求远区的磁场和电场； (3)求坡印廷矢量； (4), 求辐射电阻； (5)求方向性系数。21半波天线的电流振幅为1A，求离开天线1km处的最大电场强度。22在二元天线阵中，设，求阵因子的方向图23两半波天线平行放置，相距，它们的电流振幅相等，同相鼓励。试用方向图乘法草绘出三个主平面上的方向图。24均匀直线式天线阵饿元间距，如要求他的最大辐射方向在偏离天线阵轴线的方向，问单元之间的相位差为多少？25求半波天线的主瓣宽度。26用方向图乘法求图示的由半波组成的四元侧射式天线阵在垂直于半波天线轴平面内的方向图。27求波源频率f=1MHz，现长l=1m的导线段的辐射电阻： (1) 设导线是长直的； (2) 设导线弯成环形形状。28为了在垂直于赫兹偶极子轴线的方向上，距离偶极子100km处得到的电场强度的有效值大于，赫兹偶极子必须至少辐射多大功率？29. 假设位于坐标原点的电流元沿 x 轴放置，试求其远区场公式。 rIlzyxe , m P(x, y, z)o30. 根据辐射电阻及方向性系数的定义，计算半波天线的辐射电阻及方向性系数。31. 某复合天线由电流元及电流环流构成。电流元的轴线垂直于电流环的平面，如下列图示。试求该复合天线的方向性因子及辐射场的极化特性。 qEq = E1f32. 利用镜像原理，计算垂直接地的长度为l、电流为I 的电流元的辐射场强、辐射功率及辐射电阻。地面当作无限大的理想导电平面。 33. 利用互易定理，证明位于有限尺寸的理想导电体外表附近的切向电流元没有辐射作用。 计算边长为2a 及2b 的均匀同相矩形口径场的辐射场强XaxyzObr0P(x, y, z)rP(r0, q, f)qES 0-a-bq(x, y ,0)34. 垂直接地底端馈电的线天线高度 h = 50m，工作频率f = 1.5MHz，波腹电流Im = 100A，如下列图示。试求离开天线r = 20km地面上P点的电场强度大小和方向。地面当作无限大的理想导电平面。s h.rP提示：对称天线的远区场公式为式中L为对称天线的半长。35. 非均匀的同相七元直线阵的各单元天线电流振幅比为1:2:2:2:2:2:1，单元天线之间的间距为半波长，试求该天线阵的阵因子。提示：均匀直线式天线阵的阵因子为36. 均匀直线式天线中，假设最大辐射方向发生在与阵轴线相垂直的方向上，那么称为()A侧射阵 B端射阵 C直线阵37. 卫星天线通常使用磁场圆极化方式，为什么？38.什么是入端阻抗？它在分析多层媒质中的反射与折射有何用处？ 39.假设要求单模传输，假设波导尺寸，如何选择波长；或波长，如何选择波导尺寸。掌握如何利用单模传输理论解决实际问题，从概念和具体数值两方面加强对波导尺寸设计的理解和认识。如：试设计的矩形波导，材料用紫铜，内充空气，并且要求 波的工作频率至少有30的平安因子，即，此处 和 分别表示 波和相邻高阶模式的截至频率。40. 在传输TE10模的矩形波导中，在填充介质0r，0，后，设工作频率不变，其群速度vg将 。 A变大 B变小 C不变41.均匀直线式天线阵中，假设最大辐射方向发生在与阵轴线相垂直的方向上，那么称为 。 A侧射阵 B端射阵 C直线阵