偶极子天线辐射
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电偶极子的辐射功率电偶极子是由两个等大异号电荷组成的系统,它具有一个正电荷和一个负电荷,它们之间的距离称为电偶极矩。
电偶极子在空间中运动时会产生辐射,这个辐射功率是电偶极子的一个重要性质。
我们来了解一下电偶极子的辐射机制。
当电偶极子受到外界的激励,例如电场或者磁场,它的电荷会受到力的作用而产生加速度。
根据电磁理论,加速度的变化会产生辐射场。
因此,电偶极子也会产生辐射。
电偶极子的辐射功率可以通过辐射场的能流密度来描述。
能流密度是单位面积上通过的能量流量。
根据辐射场的理论,电偶极子的辐射功率与其加速度的平方成正比。
也就是说,电偶极子的辐射功率与电偶极矩的大小、电偶极矩的变化率和加速度的平方成正比。
在电偶极子的辐射功率中,存在一个重要的参数,即辐射阻抗。
辐射阻抗是辐射场与电偶极子之间的耦合系数,它决定了电偶极子辐射出去的功率与其自身的功率之间的关系。
辐射阻抗与电偶极子的大小、形状以及辐射波长有关。
通过调节电偶极子的大小和形状,可以改变辐射阻抗,进而影响电偶极子的辐射功率。
除了辐射阻抗,电偶极子的辐射功率还受到辐射波长的影响。
根据辐射场的理论,当辐射波长远大于电偶极矩的尺寸时,电偶极子的辐射功率会随着辐射波长的平方递减。
这是因为辐射波长较长时,辐射场与电偶极子之间的耦合效应较弱,辐射功率会减小。
电偶极子的辐射功率还与运动轨迹有关。
当电偶极子做直线运动时,其辐射功率最大。
而当电偶极子做圆周运动时,其辐射功率最小。
这是因为在直线运动时,电偶极子的加速度变化较大,辐射功率较大;而在圆周运动时,电偶极子的加速度几乎没有变化,辐射功率较小。
总结起来,电偶极子的辐射功率与电偶极矩的大小、电偶极矩的变化率、加速度的平方、辐射阻抗以及辐射波长等因素有关。
通过调节这些因素,可以控制电偶极子的辐射功率。
电偶极子的辐射功率在无线通信、雷达、天线等领域都有着广泛的应用。
在设计和优化这些系统时,需要考虑电偶极子的辐射功率,以确保系统的性能和稳定性。
半波偶极子天线特点半波偶极子天线是一种常见的天线类型,具有许多特点和优点。
在这里,我将解释半波偶极子天线的特点,并结合标题中心扩展下的描述。
半波偶极子天线是一种全向天线,其辐射图案在水平方向上是均匀的圆形。
这意味着它可以在水平方向上以相等的强度发送和接收无线信号,而不受方向性的限制。
因此,半波偶极子天线非常适用于需要全向覆盖的应用,如无线通信基站和广播电台。
半波偶极子天线的频率范围广泛,可以覆盖从几十兆赫兹到几千兆赫兹的频段。
这使得它可以适应不同的通信系统和应用需求。
无论是用于移动通信、无线局域网还是卫星通信,半波偶极子天线都可以提供可靠的信号传输和接收。
半波偶极子天线具有较高的辐射效率和良好的阻抗匹配特性。
它的辐射效率是指天线将输入的电能转化为辐射能的能力。
由于其设计合理,半波偶极子天线可以有效地将电能转化为无线信号,并降低能量损耗。
同时,它的阻抗匹配特性使得天线能够有效地与发射或接收设备之间传递信号,减少信号的反射和损耗。
半波偶极子天线还具有较小的体积和重量。
相比其他天线类型,半波偶极子天线通常是由简单的金属材料制成,易于制造和安装。
这使得它在实际应用中具有较大的灵活性和便利性。
另外,由于其较小的体积和重量,半波偶极子天线也可以方便地安装在各种设备上,如移动电话、无线路由器等。
半波偶极子天线还具有一定的抗干扰能力。
由于其辐射图案的均匀性,半波偶极子天线可以减少外界干扰对信号的影响。
这在拥挤的无线环境中尤为重要,可以提高通信系统的可靠性和性能。
半波偶极子天线还具有一定的多频段工作能力。
通过合理设计和调整天线的物理结构,可以使其在不同频段上工作。
这使得半波偶极子天线可以满足多种应用需求,如多频段无线通信系统和多频段无线电广播。
半波偶极子天线具有全向性、频率范围广、辐射效率高、阻抗匹配好、体积小、重量轻、抗干扰能力强和多频段工作能力等特点。
在不同的无线通信和广播应用中,半波偶极子天线都可以发挥重要的作用,并提供稳定可靠的信号传输和接收。
偶极子天线结构1. 引言天线是无线通信系统中至关重要的组成部分,它负责将电磁波从传输介质中转换为自由空间中的辐射电磁波。
偶极子天线是一种常见且重要的天线结构,广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
本文将对偶极子天线的结构、工作原理及其在通信系统中的应用进行详细介绍。
2. 偶极子天线的定义与分类偶极子天线是一种简单而有效的天线结构,它由两个相同长度但相反方向的导体杆构成。
根据导体杆的形状和排列方式,偶极子天线可以分为直立式偶极子天线和水平式偶极子天线。
直立式偶极子天线直立式偶极子天线由两根垂直于地面并互相平行的导体杆组成。
这种结构常见于基站、移动通信塔等场合。
直立式偶极子天线具有较高的辐射效率和辐射方向性,适用于远距离传输和大范围覆盖。
水平式偶极子天线水平式偶极子天线由两根水平并互相平行的导体杆组成。
这种结构常见于室内天线、车载天线等场合。
水平式偶极子天线具有较低的辐射效率和辐射方向性,适用于近距离传输和小范围覆盖。
3. 偶极子天线的工作原理偶极子天线的工作原理基于电磁波与导体之间的相互作用。
当电磁波通过导体时,会在导体表面产生感应电流。
这些感应电流会在导体上产生电场和磁场,从而形成一个辐射源。
根据安培定律和法拉第电磁感应定律,我们可以推导出偶极子天线的辐射特性。
偶极子天线可以看作是一个振荡器,其长度与频率密切相关。
当频率与偶极子天线的谐振频率匹配时,能量将被有效地传输到空间中,并形成一个辐射模式。
偶极子天线在空间中产生的辐射模式可以通过增加或减小导体杆长度来调节,从而实现对天线性能的优化。
4. 偶极子天线的特点与优势偶极子天线具有以下特点和优势:宽频带特性偶极子天线的宽频带特性使其能够适应不同频率范围内的通信需求。
通过调整导体杆的长度和直径,可以实现多频段的覆盖。
方向性辐射偶极子天线具有较高的辐射方向性,可以将信号集中在某个方向上,减少信号在其他方向上的损耗。
这对于提高通信系统的传输距离和抗干扰能力非常重要。
电偶极子的辐射场引言电偶极子是一种重要的物理模型,用于描述具有正负电荷分布的物体。
当电偶极子受到外界作用力时,它会产生辐射场。
本文将详细介绍电偶极子的辐射场特性及其相关理论。
电偶极子模型电偶极子是由两个相等但异号电荷构成的系统,它们之间的距离远小于与其它物体的距离。
通常情况下,我们可以将这两个点电荷看作在一条直线上,并定义一个矢量p表示两个电荷之间的间距乘以正负电荷大小之差,即p=qd。
辐射场理论根据经典电动力学理论,加速运动的带电粒子会辐射出能量。
同样地,当外界力矩作用于电偶极子时,它也会发射辐射场。
根据辐射场理论和多极展开方法,我们可以得到以下关于电偶极子辐射场的一些重要结论。
辐射功率对于一个加速运动的点电荷,在单位时间内向外辐射的功率可以由Larmor公式给出:P = (2/3) * (q^2 * a^2)/(4πε₀c³)其中,P表示辐射功率,q表示电荷大小,a表示加速度,ε₀表示真空介电常数,c表示光速。
对于电偶极子而言,它的辐射功率可以通过将两个点电荷的辐射功率相加得到:P = (2/3) * ((qd)² * a²)/(4πε₀c³)辐射场强度辐射场强度可以通过引入辐射因子来描述。
对于电偶极子而言,辐射因子可以通过以下公式计算:R = (k²/(4πε₀c⁴)) * |(p·n)̂|²其中,k表示波数,n表示单位矢量指向观察点与电偶极子之间的方向。
辐射场分布根据辐射场强度的表达式,我们可以推导出电偶极子的辐射场强度在空间中的分布。
一般来说,在远离电偶极子的区域内,辐射场呈现出球面扩散性质。
在不同角度方向上,辐射场强度也会有所不同。
实际应用电偶极子的辐射场理论在许多领域有着重要的应用,例如天线工程、核磁共振成像等。
以下是一些实际应用的例子:天线工程天线是一种能够将电信号转换为电磁波并进行辐射传播的装置。
在天线工程中,我们可以利用电偶极子的辐射场特性来设计和优化天线结构,以达到更好的信号传输效果。
偶极子天线结构
偶极子天线是一种常见的天线结构,由两个相互平行的导体构成。
它通常由金属材料制成,如铜、铝等。
偶极子天线的导体长度通常为
半波长或四分之一波长。
偶极子天线的结构简单且易于制造。
它的导体被垂直固定在支撑
结构上,使其与地面平行。
两个导体之间的距离通常为导体长度的一半。
当偶极子天线与电源相连时,电流从一个导体流入、从另一个导
体流出。
这种电流的流动产生了辐射,形成了电磁波。
由于其结构的
对称性,偶极子天线辐射的电磁波主要集中在其垂直于导体的平面上。
偶极子天线被广泛应用于无线通信领域。
它可以用于发送和接收
无线信号,如电视、无线电、手机通信等。
由于其辐射模式的特点,
偶极子天线通常具有较好的方向性。
值得注意的是,偶极子天线的性能受到其长度、形状和材料的影响。
设计者需要根据具体应用的需求选择适当的导体长度和形状。
此外,天线的安装位置和周围环境也会对其性能产生影响。
总之,偶极子天线是一种常见且广泛应用的天线结构,其简单的
结构和良好的方向性使其成为无线通信领域中常用的天线之一。
天线中应用电偶极子的原理1. 介绍天线是无线通信系统中非常重要的组成部分,能够将电信号转换成电磁波进行信号传输。
在天线的设计中,电偶极子是最为常见和基本的一种结构。
本文将介绍天线中应用电偶极子的原理和工作机制。
2. 电偶极子的定义电偶极子是一个具有两个等大反向电荷的狭长物体。
它在交流电信号作用下会发射电磁波,同时也能够接收电磁波并转换成电信号。
由于电偶极子结构简单、易制作、高效率,因此在天线设计中得到了广泛的应用。
3. 电偶极子的工作原理电偶极子的工作原理基于规律:在电偶极子两个极性反向的电荷间,当外界电场或者磁场的作用力使得电荷分离时,电偶极子就会发射或者接收电磁波。
3.1 发射模式当电偶极子受到交流电信号的激励时,两个极性相反的电荷会随着电场的变化而发生振荡,产生交变电流。
这种电流在电偶极子上会产生电磁辐射,并以电磁波的形式向外传播。
在发射模式下,电偶极子可以看作是一个电流源。
3.2 接收模式在接收模式下,电偶极子通过感应电磁波的电场或者磁场来产生感应电流。
这种感应电流会被天线中的电路接收并转换为电信号。
因此,电偶极子也可以看作是一个接收电磁波的天线。
4. 电偶极子的特点电偶极子在天线设计中有许多优点,使得它成为一种经常使用的天线结构。
4.1 宽频段电偶极子可以通过调整长度,使其在较宽的频段内工作。
这是因为电偶极子的长度与工作频率有关联,频率越高需要更短的电偶极子。
4.2 简单结构电偶极子的结构相对简单,由两个等大反向电荷组成。
这种简单的结构使得电偶极子制作成本低廉,容易加工和安装。
4.3 方向图特性电偶极子在天线辐射和接收方向上具有不同的特性。
通过适当设计,可以实现不同的辐射方向图和接收特性,以满足不同的应用需求。
4.4 高效率由于电偶极子与空气接触面积相对较小,辐射和导致损耗的电流也相对较小。
因此,电偶极子具有较高的能量转换效率。
5. 应用电偶极子广泛应用于各种无线通信系统和应用中,例如:•无线电广播和电视天线•蜂窝通信基站天线•WLAN和蓝牙设备天线•射频识别(RFID)系统天线6. 结论电偶极子作为天线设计的一种基本结构,具有简单、高效、宽频段等特点,被广泛应用于无线通信系统中。
半波偶极子天线原理半波偶极子天线是一种常用的无线通信天线,其工作原理是根据麦克斯韦方程组的推导,利用电场和磁场之间的相互耦合关系实现的。
半波偶极子天线的主要原理是:当天线中通以高频电流时,电流会在天线的两个部分上产生反向的电荷分布,这个分布产生的电势差形成天线上下两个部分之间的电场。
与此同时,电场与通过电流产生的磁场相互作用,形成一个闭合的电磁场传播出去,从而实现无线信号的发射或接收。
半波偶极子天线的电场分布呈现出一个半波长的特点,这就是天线被称为半波偶极子天线的原因。
在天线的中心位置,电场的幅值最大,而在两端位置,电场的幅值逐渐减小。
同时,天线的磁场分布与电场分布相互垂直,形成一个相位差为90度的电磁波。
半波偶极子天线具有许多显著的特点,使得它被广泛应用于无线通信领域。
首先,半波偶极子天线的辐射效果良好,能够实现较远的传输距离和较强的信号强度。
其次,由于天线的结构简单,制作成本相对较低,容易进行安装和调试。
此外,半波偶极子天线具有较宽的工作频带范围,适合用于不同频段的无线通信系统。
最后,半波偶极子天线还具有高效率、抗干扰能力强等优点。
在实际应用中,半波偶极子天线的设计和布局需要根据具体应用需求进行调整。
首先,天线的长度应为波长的一半,以保证天线的辐射效果。
其次,天线的位置和方向应根据通信区域和传输距离进行选择,以实现最佳的信号覆盖。
此外,天线的高度和水平位置的调整也可以对天线的辐射方向和范围进行调控。
总之,半波偶极子天线是一种重要的无线通信天线,其工作基于电场和磁场的相互作用关系。
通过合理的设计和布局,半波偶极子天线能够实现有效的无线信号传输和接收,为无线通信系统的可靠性和性能提供了有力的支持。
希望本文能够帮助读者更好地理解和应用半波偶极子天线。
偶极子天线实验报告一、引言偶极子天线是一种常见的无线通信天线,广泛应用于无线电通信、雷达系统、卫星通信等领域。
本实验旨在通过实际操作,验证偶极子天线的工作原理和性能。
二、实验目的1. 了解偶极子天线的基本原理和结构;2. 掌握偶极子天线的调整方法和性能测试;3. 分析偶极子天线的辐射特性,并比较不同参数对天线性能的影响。
三、实验器材1. 偶极子天线;2. 信号源;3. 高频信号发生器;4. 示波器;5. 电源。
四、实验步骤1. 搭建实验平台:将偶极子天线固定在天线架上,并将信号源与天线连接。
调整天线的位置和方向,使其与信号源保持最佳匹配。
2. 测量天线增益:通过改变信号源的频率,测量天线在不同频率下的增益,并绘制增益-频率曲线。
3. 测量天线辐射方向图:将天线固定在水平方向上,通过旋转天线架,测量天线在不同角度下的辐射功率,并绘制辐射方向图。
4. 测量天线阻抗:将信号源与示波器连接,测量信号源输出和天线输入之间的阻抗,并计算天线的输入阻抗。
5. 调整天线参数:根据实验结果,调整天线的长度、宽度等参数,观察天线性能的变化。
五、实验结果与分析1. 实验结果:根据实验数据,绘制了天线增益-频率曲线,得出天线在特定频率范围内具有较高的增益。
实验数据还显示,天线在水平方向上具有较好的辐射特性,辐射范围较宽。
通过调整天线的参数,可以进一步优化天线性能。
2. 实验分析:偶极子天线的增益与频率有关,通常在某个特定频率下具有最大增益。
这是因为天线的长度和频率之间存在共振关系,只有在共振频率下,天线才能有效地辐射和接收电磁波。
而在共振频率附近,天线的增益会显著下降。
天线的辐射方向图描述了天线在不同方向上的辐射功率分布。
通过测量不同角度下的辐射功率,可以绘制出辐射方向图。
一般来说,偶极子天线的辐射方向图呈现出较为均匀的辐射特性,在水平方向上具有较好的辐射范围。
天线的阻抗是指天线输入端的电阻和电抗之和。
通过测量信号源输出和天线输入之间的阻抗,可以了解天线的阻抗匹配情况。
电偶极子辐射
电偶极子辐射是指由电偶极子产生的辐射现象。
电偶极子是由两个等大异性电荷构成的系统,它是产生电磁辐射的一种基本方式。
当电偶极子受到外界电场的作用时,两个电荷会发生相对运动,形成电流。
这个电流就产生了电磁场。
根据安培定律,电流产生的磁场会随着距离的增加而减弱,所以在电偶极子的远场区域,主要表现为电场辐射。
电偶极子辐射的特点是具有方向性和偶极性。
辐射的强度随着观察点与电偶极子的距离的增加而减小,辐射的方向则与电偶极子的方向相同。
而且,电偶极子辐射的频率范围广泛,从无线电波到可见光甚至是γ射线都有可能。
电偶极子辐射在无线电通信、雷达、天线等领域有着广泛应用。
它是电磁波的一种传播方式,也是无线通信中信息传递的基础。
电偶极辐射电偶极辐射是指由电偶极子产生的电磁辐射现象。
在物理学中,电偶极子是指两个电荷大小相等、符号相反、并且之间的距离很小的系统。
当这两个电荷发生振荡或加速运动时,就会产生电磁辐射。
电偶极辐射是一种无线电波辐射,它的频率范围通常在几千赫兹到几百兆赫兹之间。
这种辐射是由于电偶极子的振荡或加速运动所产生的,具有电场和磁场的交变分量。
这两个分量垂直于彼此,且垂直于电偶极子的运动方向。
电偶极辐射的特点是能够远距离传播,并且可以被天线接收。
电偶极辐射的强度和频率有关,根据麦克斯韦方程组可以得到电偶极辐射的功率与频率的关系。
在频率较低的情况下,电偶极辐射的功率与频率的平方成正比;而在高频率下,电偶极辐射的功率与频率的四次方成正比。
电偶极辐射在许多领域都有应用。
在通信领域,电偶极辐射被广泛应用于无线电、电视和手机等设备中。
在医学领域,电偶极辐射被用于医学成像,如核磁共振成像和X射线成像等技术中。
此外,电偶极辐射还被用于雷达、卫星通信、天文观测等领域。
然而,电偶极辐射也存在一些问题和挑战。
由于电偶极辐射的传播距离较远,因此可能会对环境和人体健康产生一定的影响。
此外,在无线通信设备如手机和无线路由器等的使用过程中,电偶极辐射也会对人体产生一定的辐射。
因此,在使用这些设备时,应尽量减少辐射对人体的影响。
为了减少电偶极辐射对人体的影响,可以采取一些措施。
例如,合理安排无线通信设备的使用时间和距离,避免长时间暴露在电磁辐射环境中。
此外,还可以选择辐射较小的设备,并尽量减少无线通信设备在身体附近的使用。
电偶极辐射是由电偶极子产生的电磁辐射现象,具有远距离传播的特点。
它在通信、医学和科学研究等领域都有广泛应用。
然而,电偶极辐射也存在一定的问题和挑战,需要采取相应的措施来减少对人体的影响。
通过科学合理地使用无线通信设备,可以有效降低电偶极辐射对人体健康的潜在风险。
半波偶极子末端效应
半波偶极子天线是一种基本的电磁辐射器,其末端效应指的是天线末端由于电荷积累产生的容性加载效应,这会影响天线的谐振频率和辐射特性。
具体来说:
1. 谐振频率偏移:在理想情况下,半波偶极子天线的长度应为工作波长的一半。
然而,实际中天线有直径尺寸,导体末端的容性加载效应会导致天线的工作频率向低频偏移。
这是因为天线末端的电荷分布改变了电流路径的有效长度,从而影响了天线的谐振频率。
2. 输入阻抗变化:末端效应还会影响天线的输入阻抗。
理想半波偶极子的输入阻抗在一个很窄的频率范围内保持较高值,而实际天线由于末端效应,其阻抗带宽会有所增加。
3. 辐射效率:末端效应还可能导致辐射效率的降低,因为电荷在天线末端的积累会产生反射电流,这些反射电流会与向外辐射的电流相抵消,从而减少辐射效率。
4. 方向图变化:末端效应还会对天线的方向图产生影响,尤其是在高频端,天线的方向性可能会变得更加明显。
半波偶极子天线的末端效应是天线设计中需要考虑的重要因素,它会影响天线的谐振频率、输入阻抗、辐射效率和方向图等关键参数。
在实际应用中,设计师通常会通过加载线圈、改变天线形状或使用匹配网络等方法来补偿末端效应,以优化天线的性能。
总第194期 2010年第8期 舰船电子工程
Ship Electronic Engineering Vo1.3O No.8
85
对数周期偶极子天线辐射特性及其使用误区研究 王晓攀” 谢飞” 杨志飞” 魏勋 (63888部队” 济源454650)(63891部队 洛阳471003)
摘要文章针对目前测试中操作人员对LPDA的不当使用情况,通过建模仿真LPDA,对某LPDA的辐射特性进行 深入研究,同时针对测试中常见的几个使用LPDA误区进行分析,使用仿真软件分析残缺的LPDA的天线性能,对今后使 用LPDA进行测试有一定的指导意义。 关键词对数周期偶极子天线;数值仿真;驻波系数;辐射特性 中图分类号TN82
Research on Radiation and Use Errors of Log—Periosic Dipole Antenna Wang Xiaopan Xie Fei Yang Zhifei ’Wei Xun。 (No.63888 Troops of PLA”,Jiyuan 454650)(No.63891 Troops of PLA ,Luoyang 471003)
Abstract In view of the improper use of LPDA at the current test,the paper does a lot of profound study about radia— tion by modeling and simulation.At the same time,the common use errors were analyzed by using the simulation software to simulate the incomplete LPDA’S performance.The number on the future use of the test dipole has some significance.It has great significance for the testing of LPDA. Key Words LPDA,numerical simulation,voltage standing wave ratio,radiation Class Number TN82
偶极子辐射与电磁波传播电磁波作为一种重要的物理现象,贯穿了我们整个科技文明的发展历程。
电磁波的传播以及所涉及的辐射机制一直是科学家们关注的焦点之一。
而其中一个重要的辐射机制就是偶极子辐射。
首先,我们需要了解什么是偶极子。
偶极子是指由两个等量但相反符号的电荷组成的系统。
当这两个电荷之间发生相对运动,就会产生一个偶极矩,从而产生一个辐射场。
偶极子辐射的传播机制具有一定的特点。
首先,偶极子辐射的能量强度与距离平方成反比。
这意味着距离辐射源越远,接收到的辐射能量就越小。
此外,偶极子辐射在空间中是有方向性的。
这是因为辐射场的分布形式与偶极矩矢量的方向有关。
根据辐射定律,辐射场的方向与偶极矩垂直,并指向远离辐射源的方向。
电磁波的传播与偶极子辐射密切相关。
事实上,电磁波就是由不同频率和幅度的偶极子辐射组成的。
当偶极子发生加速运动时,会产生随时间变化的辐射场,从而形成电磁波。
这个过程可以通过麦克斯韦方程组来描述,其中辐射场与电场和磁场之间有着密切的关系。
电磁波的传播具有很多特点。
首先,它是一种横波,电场与磁场垂直传播,并且振动方向也垂直于波传播的方向。
其次,电磁波可以在真空中传播,不需要介质的支持,这与其他波动现象有所不同。
此外,电磁波在不同介质中的传播速度会发生变化,这是由于介质的电磁性质不同所致,比如在真空中,电磁波传播的速度约为光速。
电磁波的应用非常广泛,从我们日常生活中的无线通信、广播电视,到医学成像技术和天文观测等领域,都离不开电磁波的传播。
而对于偶极子辐射来说,它在无线通信领域有着重要的应用。
在无线通信中,偶极子辐射是一种重要的传输机制。
天线就是一种偶极子辐射源,它可以将电磁波从一个空间传输到另一个空间。
无线通信中的信号就是通过电磁波来传输的,而天线的作用就是将电磁信号转换成辐射场,通过偶极子辐射的机制传输出去。
此外,偶极子辐射还在医学领域发挥着重要作用。
例如,核磁共振成像(MRI)技术就是利用核自旋的偶极子辐射来进行成像。
单极子天线发射电阻与偶极子天线发射电阻单极子天线和偶极子天线是无线通信系统中常用的两种天线形式。
它们在天线结构、辐射方向、辐射电阻等方面存在差异。
下面将详细探讨单极子天线发射电阻和偶极子天线发射电阻,以及它们的优缺点和适用场景。
首先,我们来了解单极子天线。
单极子天线也被称为垂直天线或垂直棒天线,它是一种有一个单独金属棒形部分的天线。
这种天线常见于电视和无线电广播塔上的终端设备。
单极子天线发射电阻指的是在发射过程中,由于天线所处的环境和外界因素的影响,导致天线本身发生功率损耗所产生的电阻。
这个电阻值通常是一个实际阻性值,通过测量来确定。
单极子天线的发射电阻主要取决于天线的物理结构和材料特性。
单极子天线发射电阻一般较大,这主要是由于它的辐射方式决定的。
单极子天线由于只有一个导体,其辐射效率较低,部分能量被吸收在导体上,导致发射电阻增大。
此外,在实际应用中,单极子天线所需的导体直径较大,以增加导体表面的辐射能量,从而降低发射电阻。
接下来,我们来讨论偶极子天线。
偶极子天线也被称为水平天线,它是由两个相等长度的导体构成的天线。
常见的偶极子天线包括馈电位置在中间的全波长偶极子天线和馈电位置在边缘的半波长偶极子天线。
与单极子天线相比,偶极子天线的发射电阻较低。
这是因为偶极子天线的辐射模式与单极子天线不同。
偶极子天线由于有两个导体,导致辐射效率较高,不会有太多能量损耗在导体上,因此发射电阻相对较小。
在实际应用中,偶极子天线的导体长度与信号波长相对应,以达到最佳辐射效果。
偶极子天线可以构造成多种形式,例如直线型、环状型、螺旋型等,以满足不同的应用需求。
单极子天线和偶极子天线各有其优点和适用场景。
单极子天线由于其结构简单,制造成本低,适用于低频段的无线通信系统。
而偶极子天线由于辐射效率高,发射电阻小,适用于高频段和宽频段的应用。
总之,单极子天线和偶极子天线是广泛应用于无线通信系统中的两种常见天线形式。
它们在天线结构和发射电阻上存在差异,单极子天线的发射电阻较大,而偶极子天线的发射电阻较小。
电偶极子天线的辐射电阻作者:赵海军来源:《现代电子技术》2009年第21期摘要:在部分有关电磁场理论的教材中,编者讨论短天线的辐射功率时,由于作了某些近似处理而所得天线的辐射电阻值偏差较大。
从天线辐射的电磁场理论和平均能流密度出发,使物理概念和数学工具相结合,运用矢量运算推导出精确的结果,即电偶极子(短)天线的实际辐射电阻要比文献中的近似结果小数十倍,因而为准确把握天线的辐射能力提供了依据。
关键词:电偶极子;电磁场;天线;辐射电阻中图分类号:TN82 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)21-074-02Radiation Resistance of Electric Dipole AntennaZHAO Haijun(College of Technology and Engineering,Lanzhou University ofTechnology,Lanzhou,730050,China)Abstract:Deviation of the antenna radiation resistance seems larger in some textbooks about the electromagnetic theory for the editors have made some similar treatment when discussing the radiation power of short bining the concept of physical with mathematical tools and the precise results are gained,that is the real radiation resistance of electric dipole (short) antenna is about ten times smaller than that of the approximate results in the actual literature by researching the electromagnetic field theory and average energy density.This offers evidence to grasp the radiated ability accurately.Keywords:electric dipole;EMF;antenna;radiation resistance0 引言交变运动中按特殊方式分布的电荷电流系统产生电磁波辐射。
偶极子天线的辐射
一、偶极子天线(元天线)
1、结构:长为Δl的载流导线,中心馈电
⑴ 本质上是一个LC振荡电路,振荡频率:
,
⑵ 为了有效地辐射能量:f↑,L、C↓ 图9-2-1
⑶ 闭合电路→开放电路→振荡偶极子 点击看图
2、电特性
⑴ Δl<<λ,Δl上各点的电流 (包括相位)
可以看作是相等的,
⑵ Δl<<r,Δl上各点到P点的距离,可以看作是相等的
3、实际的线状天线可看成是许多偶极子天线的串联组合。
二、偶极子天线的辐射
1、 辐射场表达式
⑴ 设偶极子天线上的电流为 ,在空间产生的矢量位(达朗贝尔方程的解)
2 / 9
在球坐标系中,如图9-2-1
⑵ 由
⑶ 由
2、 讨论
⑴ 若kr1<<(k<<1/r,r<<λ/2π=,天线近区
④~⑥式中,
⑨、⑩式是电偶极子产生的电场,p25(2.4.7)式。
电流元产生的磁场
与⑧比较,所以⑧式是电流元产生的磁场。
∴ ① 近区的磁场是偶极子上的瞬时电流元产生的,与恒定磁场分布相似,
近区的电场是偶极子上的瞬时偶极子产生的,与静电场分布相似。
② E与H相位相差π/2
③
主要是由于在(4)~(6)→(8)~(10)的过程中,略去了一些小项,实
际上
是能量交换(电场~磁场)>>传输的能量。
⑵ 若kr>>1(k>>1/r,r>>λ/2π),天线远区 由(4)~(7)式
① 场强
ⅰ)只有 , 分量,TEM波。
ⅱ)E、H同频率,同相位。
ⅲ)r相等的各点相位相等――球面波。
② 波阻抗
自由空间 η=120π≈=377Ω。
③
3、辐射特性(远区)
⑴ 辐射方向性
由远区场强表达式(11)、(12)
表明辐射具有一定的方向性:在天线所在的平面内,∝sinθ,θ=0,场强
为0;
θ=π/2,场强最大;
在垂直于天线的平面内无方向性。
① 方向图函数
ⅰ)定义:
ⅱ)偶极子天线,由(12)式 f(θ)=sinθ (15)
② 方向图:
ⅰ)定义:按方向图函数f(θ,φ)绘出的图形称为方向图。
ⅱ)偶极子天线的方向图。
(a)三维方向图(点击链接)
(b) 侧视图 图9-2-3 (c) 俯视图
方向图直观地表示出天线在不同方向上,相同距离处辐射场强的相对大小。
例:图9-2-3(b)中P1、P2点表示出天线在不同方向上,相同距离处辐射场强
的相对
大小,设P1点,Emax=1,P2点,E=sinθ。
⑵ 辐射功率和辐射电阻
① 辐射功率
自由空间无损耗,以偶极子天线为中心作一球面,
天线辐射出去的功率P等于Sav沿球面的积分。 图9-2-4
② 辐射电阻
ⅰ)定义:天线辐射的功率可看作被一个等效电阻“吸收”,称为辐射电阻
ⅱ)偶极子天线的辐射电阻 由(17)式
由(17)式,激励电流I一定,Rr↑,P↓。
例:某发射电台辐射功率10KW,用偶极子天线发射
(a)求在天线的垂直平分面上距离1km处的Sav和E
(b)在与天线的垂直平分面成何角度时,Sav减小一半
解:(a) 由
、:同频率、同相位
在效值
(b) 由①式,
⑶ 方向系数D
ⅰ)理想点源天线:无方向性天线,方向图是一球面。
ⅱ)方向系数的定义:在辐射功率相同的条件下,某一最大辐射方向的辐射强度
与
点源天线在同一点的辐射强度之比,描述了天线辐射能量集
中的程度。
ⅲ)表达式: 辐射功率P=C
例:9.2.1 求元天线的方向性系数
解:由(2)
由(16)
对于无方向性天线
P不变 由(2)、(3)
P一定,偶极子天线最大辐射方向上辐射强度是无方向性天线的1.5倍。
⑷ 天线的增益
① 天线的效率
② 天线的增益 G=ηD
三、接收天线
1、 电磁波的接收 图9-2-5
天线用作接收,作用与发射相反,是把空间电磁波的能量转换为天线上振荡
电流
的能量,通过馈线传输到接收机。
把一单元接收天线(偶极子天线)放在辐射场中,电场可以分解为两个分量
Eθ平行于入射面,E垂直于入射面。天线上产生的感应电动势:
一般线天线上的感应电动势
e通过负载Zl产生感应电流,把信号传送给接收机。
2、同一付天线,用作发射天线或接收天线时,电参数是相同的,只是含义不同。
例:同一天线用作发射、接收天线时,f(θ、φ)和方向图都相同,
发射天线:表示天线在不同方向上,相同距离处辐射场的相对大小。
接收天线:表示天线对来自不同方向,场强相同的电磁波接收能力的相对大
小。
偶极子天线 f(θ)=sinθ,θ=π/2时接收的信号最强;θ=0时,接
收的信
号为0。