電磁場(chǎng)和電磁波

電磁場(chǎng)和電磁波

奧斯特

法拉第電流的磁效應(yīng)電磁感應(yīng)現(xiàn)象變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)偉大的預(yù)言麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論要點(diǎn)——偉大的預(yù)言電磁場(chǎng)理論的核心之一變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)為證如右圖,交流電產(chǎn)生了周期變化的磁場(chǎng),上面的線(xiàn)圈中產(chǎn)生電流使燈泡發(fā)光討論:如果用不導(dǎo)電的塑料線(xiàn)繞制線(xiàn)圈,線(xiàn)圈中還有電流電場(chǎng)嗎?線(xiàn)圈不存在時(shí),線(xiàn)圈所處的空間還有電場(chǎng)嗎?若改成恒定的直流電,還有電場(chǎng)嗎?有電場(chǎng),無(wú)電流有無(wú)1.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)叫感應(yīng)電場(chǎng)（渦流電場(chǎng)），電場(chǎng)線(xiàn)是閉合的。2.靜止電荷周?chē)a(chǎn)生的電場(chǎng)叫靜電場(chǎng)，電場(chǎng)線(xiàn)由正電荷起到負(fù)電荷終止，不是閉合的。麥克斯韋認(rèn)為變化的磁場(chǎng)在線(xiàn)圈中產(chǎn)生電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng))在線(xiàn)圈中驅(qū)使自由電子做定向的移動(dòng)，引起了感應(yīng)電流。

總結(jié)：麥克斯韋認(rèn)為線(xiàn)圈只不過(guò)用來(lái)顯示電場(chǎng)的存在，線(xiàn)圈不存在時(shí)，變化的磁場(chǎng)同樣在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，即這是一種普遍存在的現(xiàn)象，跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān)。麥克斯韋認(rèn)為在變化的磁場(chǎng)周?chē)a(chǎn)生電場(chǎng),是一種普遍存在的現(xiàn)象,跟閉合電路是否存在無(wú)關(guān),導(dǎo)體環(huán)只是用來(lái)顯示電流的存在說(shuō)明:在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是閉合的

(渦旋電場(chǎng))電場(chǎng)線(xiàn)楞次定律的復(fù)習(xí)：線(xiàn)圈中的磁場(chǎng)增強(qiáng)電場(chǎng)線(xiàn)方向如何？電磁場(chǎng)理論的核心之二:

變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)麥克斯韋假設(shè):變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線(xiàn)中的電流一樣,會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng),即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)洞察力：麥克斯韋確信自然規(guī)律的統(tǒng)一性與和諧性，相信電場(chǎng)和磁場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)美．根據(jù)麥克斯韋理論,在給電容器充電的時(shí)候,不僅導(dǎo)體中的電流要產(chǎn)生磁場(chǎng),而且在電容器兩極板間變化著的電場(chǎng)周?chē)惨a(chǎn)生磁場(chǎng)理解:(1)

電場(chǎng)均勻變化產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)

(2)非均勻電場(chǎng)變化產(chǎn)生變化磁場(chǎng)Bi＋＋＋＋E增大B麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的理解:恒定的電場(chǎng)不產(chǎn)生磁場(chǎng)（靜止的電荷不產(chǎn)生磁場(chǎng)）恒定的磁場(chǎng)不產(chǎn)生電場(chǎng)（E=NS△B/△t)均勻變化的電場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)均勻變化的磁場(chǎng)在周?chē)臻g產(chǎn)生恒定的電場(chǎng)振蕩電場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩磁場(chǎng)振蕩磁場(chǎng)產(chǎn)生同頻率的振蕩電場(chǎng)周期性變化的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）叫振蕩電場(chǎng)（磁場(chǎng)）非均勻變化磁場(chǎng)激發(fā)變化電場(chǎng)均勻變化激發(fā)穩(wěn)定磁場(chǎng)不在激發(fā)若非均勻變化激發(fā)變化磁場(chǎng)均勻變化激發(fā)穩(wěn)定電場(chǎng)非均勻變化電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化關(guān)系電磁波

電磁波:電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波.

電磁場(chǎng)；麥克斯韋根據(jù)自己的理論進(jìn)一步預(yù)言，如果在空間某域中有周期性變化的電場(chǎng)，那么，這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng)……?？梢?jiàn)，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)。2、赫茲的實(shí)驗(yàn)：赫茲在人類(lèi)歷史上首先捕捉到了電磁波

赫茲實(shí)驗(yàn)在人類(lèi)歷史上首次發(fā)射和接收了電磁波，且通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明了電磁波與光波一樣能夠發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振，驗(yàn)證了麥克斯韋預(yù)言，揭示了光的電磁本質(zhì)，從而將光學(xué)與電磁學(xué)統(tǒng)一起來(lái)。

*赫茲實(shí)驗(yàn)電磁波的特點(diǎn):(1)電磁波是橫波,電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B做正弦規(guī)律,二者相互垂直,均與波的傳播方向垂直(2)電磁波可以在真空中傳播,速度和光速相同.v=λf，不同f的電磁波在同一介質(zhì)中傳播速度不同。(3)電磁波具有波的特性(產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等波的現(xiàn)象）而且從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)頻率不變。（4）電場(chǎng)儲(chǔ)存電能、磁場(chǎng)儲(chǔ)存磁能，電磁場(chǎng)儲(chǔ)存電磁能，電磁波的發(fā)射過(guò)程是輻射能量的過(guò)程電磁波和機(jī)械波的比較機(jī)械波電磁波對(duì)象周期性變化的量傳播產(chǎn)生干涉、衍射橫波、縱波研究力學(xué)現(xiàn)象研究電磁現(xiàn)象位移,加速度隨時(shí)間和空間周期性變化E和B隨時(shí)間和空間周期性變化需介質(zhì)，v只與介質(zhì)有關(guān)，與f無(wú)關(guān)不需介質(zhì)，v與介質(zhì)和f都有關(guān)。真空中為C。由質(zhì)點(diǎn)（波源）的振動(dòng)產(chǎn)生的由周期性變化的電流（電磁振蕩）產(chǎn)生的可以發(fā)生可以發(fā)生皆有只是橫波電磁波小結(jié):1．變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)。2．均勻變化的磁場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，均勻變化的電場(chǎng)，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。這里的“均勻變化”指在相等時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度(或電場(chǎng)強(qiáng)度)的變化量相等，或者說(shuō)磁感應(yīng)強(qiáng)度(或電場(chǎng)強(qiáng)度)對(duì)時(shí)間變化率一定。3．不均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，不均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)4．變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系著，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場(chǎng)，向周?chē)臻g傳播這就是電磁波。幾點(diǎn)注意:

（3）電磁場(chǎng)中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相垂直，電磁波在與兩者均垂直的方向傳播。因此電磁波是橫波。

（2）頻率不同的電磁波波長(zhǎng)不同；

（1）電磁波傳播不需要任何介質(zhì)；（4）電磁場(chǎng)具有電磁能，電磁波在空間傳播，電磁能就隨之一起傳播。（5）麥克斯韋從理論上預(yù)見(jiàn)：電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度。即電磁波在真空中的傳播速度C=3.0×108m/s這個(gè)預(yù)見(jiàn)后來(lái)得到了證實(shí)（6）赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋理論的正確性（1888年）（7）電磁波在空間以一定的速度傳播，其波長(zhǎng)λ、頻率f、和波速v的關(guān)系遵從波動(dòng)的一般關(guān)系v=λT=λ?f作為信息的載體應(yīng)用于通信、廣播、電視

電磁波作為探求未知物質(zhì)世界的手段應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙感和遙控

研究設(shè)計(jì)產(chǎn)生能滿(mǎn)足各種應(yīng)用要求的電磁波能量存在的一種形式時(shí)變電流或加速運(yùn)動(dòng)的電荷向空間輻射電磁波電磁波輻射問(wèn)題++－－

－－++一、電磁振蕩的產(chǎn)生CLSE

由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，這樣，變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)之間相互依賴(lài)，相互激發(fā)，交替產(chǎn)生，并以一定速度由近及遠(yuǎn)地在空間傳播出去。這樣就產(chǎn)生了電磁波。一電磁波的產(chǎn)生與傳播

(1)電磁場(chǎng)能量幾乎分別集中于電容器和自感線(xiàn)圈內(nèi)，不利于電磁波的輻射，所以必需設(shè)計(jì)能讓能量輻射的電路。(2)電磁波在單位時(shí)間內(nèi)輻射功率與頻率的四次方成正比，而

LC電路頻率為很低，因而要對(duì)電路進(jìn)行改造。

我們知道，線(xiàn)圈L和電容C組成的電路可以產(chǎn)生電磁振蕩，電磁振蕩能夠發(fā)射電磁波。但由LC組成普通振蕩電路，有以下特點(diǎn)：1、電磁波的波源

實(shí)驗(yàn)表明，LC回路里產(chǎn)生的振蕩電流是按正弦規(guī)律變化的。1.振蕩電流:

這種電路產(chǎn)生的大小和方向做周期性變化的電流,叫振蕩電流.2.

能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路.如圖

示是一種簡(jiǎn)單的振蕩電路,稱(chēng)LC振蕩電路.

說(shuō)明:

由LC回路產(chǎn)生的振蕩電流也是一種交變電流,只是它的頻率比照明用交變電流的頻率高得多.3.

LC回路產(chǎn)生的振蕩電流按正弦規(guī)律變化.一、電磁振蕩的產(chǎn)生

（1）電磁振蕩：在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷，通過(guò)線(xiàn)圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象，叫做電磁振蕩．

（2）機(jī)械振動(dòng)和電磁振蕩有本質(zhì)的不同，但它們具有共同的變化規(guī)律．機(jī)械振動(dòng)位移x（或加速度a）速度v勢(shì)能動(dòng)能電磁振蕩帶電量q（或U、E）電流i（或B）電場(chǎng)能磁場(chǎng)能電容器具有充、放電作用線(xiàn)圈具有自感作用L－－－－++++C一個(gè)周期性變化放電充電充電放電ｑｉｑｉｑｉｑｉ++++----++++----q=Qmi=0q=Qmi=0q=0i=Imq=0i=Im第一類(lèi)：電容器的電荷q、電壓u、電場(chǎng)E、

電場(chǎng)能E電、線(xiàn)圈的自感電動(dòng)勢(shì)e自第二類(lèi)：線(xiàn)圈的電流i、磁場(chǎng)B、磁場(chǎng)能E磁兩類(lèi)量的變化規(guī)律相反.

即第一類(lèi)增大時(shí)

第二類(lèi)減小;第一類(lèi)達(dá)最大時(shí)第二類(lèi)為零.兩類(lèi)量:(3)變化規(guī)律的圖象描述：qtot電場(chǎng)能oito磁場(chǎng)能toLC___+++LC_+電源 用電器用電器放電：電場(chǎng)能磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能電場(chǎng)能充電：(1)兩個(gè)物理過(guò)程：放電過(guò)程:電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑充電過(guò)程:磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓充電完畢狀態(tài):磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢,電場(chǎng)能最大,磁場(chǎng)能最小.放電完畢狀態(tài):電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢,磁場(chǎng)能最大,電場(chǎng)能最小.LC回路工作過(guò)程具有對(duì)稱(chēng)性和周期性,可歸結(jié)為(2)兩個(gè)特殊狀態(tài)：3、電磁振蕩的特點(diǎn)：

2．阻尼振蕩：任何電磁振蕩電路中，總存在能量損耗，使振蕩電流的振幅逐漸減小，這種振蕩叫做阻尼振蕩，或叫做減幅振蕩．

（1）振蕩電路中的能量損耗有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（產(chǎn)生焦耳熱），還有一部向外輻射出去而損失．（2）如果用振蕩器不斷地將電源的能量補(bǔ)充到振蕩電路中去，就可以保持等幅振蕩．1．無(wú)阻尼振蕩：在電磁振蕩中，如果沒(méi)有能量損失，振蕩電流的振幅保持不變，這種振蕩叫做無(wú)阻尼振蕩，也叫做等幅振蕩．1.無(wú)阻尼振蕩（理想）2.阻尼振蕩（實(shí)際）itoito二、阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩三、電磁振蕩的周期和頻率1．周期和頻率：電磁振蕩完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫做周期，一秒鐘內(nèi)完成周期變化的次數(shù)叫做頻率．

LC回路的周期和頻率：由回路本身的特性決定．這種由振蕩回路本身特性所決定的振蕩周期（或頻率）叫做振蕩電路的固有周期（或固有頻率），簡(jiǎn)稱(chēng)振蕩電路的周期（或頻率）．

2．在一個(gè)周期內(nèi)，振蕩電流的方向改變兩次；電場(chǎng)能（或磁場(chǎng)能）完成兩次周期性變化．大量實(shí)驗(yàn)表明：（1）電容增大時(shí)，周期變長(zhǎng)（頻率變低）；（2）電感增大時(shí)，周期變長(zhǎng)（頻率變低）；（3）電壓升高時(shí)，周期不變（頻率不變）．結(jié)果表明，LC回路的周期和頻率只與電容C和自感L有關(guān)，跟電容器的帶電多少和回路電流大小無(wú)關(guān)．3、LC回路的周期和頻率公式（1）式中各物理量T、L、C、f的單位分別是s、H、F、Hz．（2）適當(dāng)?shù)剡x擇電容器和線(xiàn)圈，可使振蕩電路物周期和頻率符合我們的需要．小結(jié)：LC振蕩電路中的振蕩電流按正弦規(guī)律變化，電路的狀態(tài)與相應(yīng)的物理量對(duì)應(yīng).電磁振蕩分阻尼振蕩和無(wú)阻尼振蕩．

LC振蕩電路中電磁振蕩的固有周期回路的周期

固有頻率

二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy

偏振性，，分別在各自的平面方向上振動(dòng)。

與

分別在相互垂直的平面內(nèi)振動(dòng)，并與

構(gòu)成右手螺旋系。2.

同相位3.與

數(shù)值上成比例。真空中即光速，光是一種電磁波。4.電磁波在媒質(zhì)中傳播的速度

電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都作周期性變化，在任意給定的位置，兩者的相位相同。

麥克斯韋當(dāng)初正是在此啟發(fā)下提出光是一種電磁波的假說(shuō)。

電磁波中電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的總和叫做電磁波的能量，亦稱(chēng)為輻射能。三電磁波的能量

輻射能：在電磁波傳播時(shí)，其中能量也隨之傳播。以電磁波的形式傳播出去的能量.

單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與傳播方向垂直的單位面積的能量，叫能流密度。平均能流密度就是波的強(qiáng)度：w——電磁場(chǎng)能量密度，u——電磁波波速電磁波的能流密度

1．能流密度輻射功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輻射的能量

以振蕩偶極子為中心，r半徑為的球面上積分，并把所得的結(jié)果對(duì)時(shí)間取平均，則得振蕩偶極子的平均輻射功率為

（2）無(wú)線(xiàn)電中使用以上的頻率。2．輻射功率說(shuō)明：（1）普通交流電V=50Hz，輻射能量可忽略；

由此可知振蕩偶極子的輻射功率與頻率的四次方成正比。

1．無(wú)線(xiàn)電波

無(wú)線(xiàn)電波主要用于廣播，電視和通信等。無(wú)線(xiàn)電波在空間的傳播主要有地波、天波和空間波三種不同的方式。

地波沿地球表面附近的空間傳播，這樣無(wú)線(xiàn)電波必須經(jīng)地面障礙物才能傳到較遠(yuǎn)的地方。長(zhǎng)波和中波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，衍射本領(lǐng)較強(qiáng)，能繞過(guò)一些障礙物，因此可采用地波形式傳播。

天波是通過(guò)大氣外層的電離層對(duì)無(wú)線(xiàn)電波的反射來(lái)進(jìn)行傳播的。波長(zhǎng)越長(zhǎng)雖然越容易反射，但電離層對(duì)無(wú)線(xiàn)電波的吸收又隨波長(zhǎng)增大而增加；而超短波、微波又易于穿透電離層而不被反射，因此天波最適宜于傳播短波。

空間波是沿直線(xiàn)在空間傳播無(wú)線(xiàn)電波，其傳播最遠(yuǎn)距離不超過(guò)視線(xiàn)距離。超短波和微波衍射能力差，又會(huì)穿透電離層，因此只能以空間波方式傳播，但距離有限。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳播，可采用增高發(fā)射天線(xiàn)和接力通信（中繼站）等方法。各種無(wú)線(xiàn)電波的用途見(jiàn)表3.1所列，其中尤其值得一提的是微波的傳輸和應(yīng)用。微波頻率在之間，占據(jù)高頻無(wú)線(xiàn)電波很大一段，和數(shù)萬(wàn)路電話(huà)?，F(xiàn)在人們?yōu)榱诉M(jìn)行遠(yuǎn)距離微波通信，常采用同軸電纜傳輸或光纖傳輸?shù)姆椒?。通信衛(wèi)星的出現(xiàn)，使微波通信能很方便地實(shí)現(xiàn)全球通信。今天，人們只需用一個(gè)直徑為的衛(wèi)星地面接收天線(xiàn)，就可以通過(guò)衛(wèi)星與世界各地交換信息了。至于利用微波與物質(zhì)的相互作用原理制成的微波爐等家用電器，早已進(jìn)入了普通的家庭之中。因此有非常廣泛的應(yīng)用。例如，僅利用其中厘米波段(頻率為)進(jìn)行通信，就可同時(shí)容納上百套電視節(jié)目2．紅外線(xiàn)

紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)在之間，其特點(diǎn)是熱效應(yīng)顯著，能透過(guò)濃霧或較厚的氣層，常用作加熱、遙測(cè)、遙感等。3．紫外線(xiàn)

紫外線(xiàn)的波長(zhǎng)范圍為由于其波長(zhǎng)比紫光更短，因此粒子性已比較明顯。紫外光子的能量足以破壞生物的細(xì)胞等物質(zhì)，因而具有消毒、殺菌、滅蟲(chóng)等作用。長(zhǎng)期或過(guò)強(qiáng)照射紫外線(xiàn)會(huì)損害人的免疫系統(tǒng)，也會(huì)抑制農(nóng)作物生長(zhǎng)，損害海洋生物，破壞大自然的生物鏈。地球上的生物在太陽(yáng)光的照射下之所以能安然無(wú)恙，要?dú)w功于能吸收陽(yáng)光中相當(dāng)一部分紫外線(xiàn)的大氣中的臭氧層因此，保護(hù)臭氧層不受破壞是環(huán)保的一個(gè)重要課題。

紫外線(xiàn)還具有較強(qiáng)的熒光作用，一些物質(zhì)(如煤油、含氧化納的玻璃、含稀土元素的紙幣、人的牙齒、指甲、皮膚等)在紫外線(xiàn)的照射下，會(huì)發(fā)生微弱的可見(jiàn)光，這種現(xiàn)象叫熒光效應(yīng)。對(duì)在紫外線(xiàn)照射下物質(zhì)發(fā)生的光譜進(jìn)行分析，可以獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，這就是紫外分析。4．X射線(xiàn)

X射線(xiàn)又叫倫琴射線(xiàn)，它的波長(zhǎng)在之間，可通過(guò)高速電子束對(duì)金屬靶的轟擊而獲得，X射線(xiàn)具有很強(qiáng)的穿透能力，常用于工業(yè)探傷，晶體結(jié)構(gòu)分析和醫(yī)療檢查等許多方面。5.射線(xiàn)

射線(xiàn)的波長(zhǎng)比X射線(xiàn)更短,其光子的能量比X射線(xiàn)更大，穿透能力更強(qiáng)，可用于金屬探險(xiǎn)傷，物位測(cè)定等，是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有力武器。電磁波譜中各波段的劃分主要依照獲得它們的手段和探測(cè)它們的方法。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各波段都已沖破界限進(jìn)入鄰近波段的范圍，這就是前圖中各種電磁波相鄰波段互相重疊的緣故。電磁波是交變電磁場(chǎng)在空間的傳播，它是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，能量傳遞的一種特殊形式.電磁輻射電磁波能量的傳遞過(guò)程（包括輻射、吸收、透射等現(xiàn)象）波粒二象性電磁輻射具有波動(dòng)性和粒子（量子）性?xún)煞矫嫣卣?。波速波在單位時(shí)間內(nèi)傳播距離。電磁波在真空中的傳播速度為每秒3108米/秒（每秒30萬(wàn)公里），通常用C表示。波長(zhǎng)：是在同一波線(xiàn)上兩個(gè)相位差為2

的質(zhì)點(diǎn)之間的距離，即一個(gè)完整波的長(zhǎng)度，以C表示周期：以任點(diǎn)開(kāi)始，振動(dòng)傳播一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間，以T表示。頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)波動(dòng)前進(jìn)過(guò)程中所包含的波數(shù)，以表示振幅：振動(dòng)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置兩邊的最大位移。以A表示，也稱(chēng)強(qiáng)度初相位：波形的時(shí)間提前或延后量以表示。電磁波疊加當(dāng)振動(dòng)方向和振動(dòng)頻率均不同的多列電磁波在空間相遇時(shí)，相遇點(diǎn)的復(fù)合振動(dòng)等于各列波在該點(diǎn)的矢量和，而在其它位置各列波仍保持原有的特征（振動(dòng)方向、頻率等保持不變），因此，波的傳播是獨(dú)立的.干涉兩列頻率、振動(dòng)方向、相位都相同或相位差恒定的電磁波疊加時(shí)，某些部位振動(dòng)永遠(yuǎn)加強(qiáng)，而另一些部位的振動(dòng)永遠(yuǎn)減弱或完全抵消的現(xiàn)象，稱(chēng)為電磁波的干涉衍射如果電磁波投射擊在一個(gè)它不能透過(guò)的有限大小的障礙物上，將會(huì)有一部分波從障礙物的邊界外通過(guò)，這部分波在超越障礙物時(shí)，會(huì)改變方向繞過(guò)其邊緣而達(dá)到障礙物后面的陰影區(qū)偏振通常電場(chǎng)強(qiáng)度在各方向（垂直于傳播方向的平面上）是相等的，若其總是固定在某個(gè)方向振動(dòng)，則稱(chēng)電磁波在該方向被極化（偏振）。依電場(chǎng)強(qiáng)度與入射面（通常是地表面）的關(guān)系為水平極化（H）和垂直極化（V），水平極化兩者相互垂直，垂直極化兩者互相平行

——一般可見(jiàn)近紅外波段稱(chēng)偏振，微波波段稱(chēng)極化。多普勒效應(yīng)當(dāng)一個(gè)頻率為f的電磁輻射源向著,或背著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，則觀察者從這個(gè)源所接收到的輻射將具有另一個(gè)頻率f‘。如果輻射源向觀察者運(yùn)動(dòng)，f‘大于f，如果背離觀察者運(yùn)動(dòng)，則f‘小于f。色散當(dāng)進(jìn)入介質(zhì)時(shí)，不同波長(zhǎng)的光波在同一介質(zhì)中的波速就有差異而分解。波粒二象性波動(dòng)性－－主要表現(xiàn)為電磁波有干涉、衍射、偏振、散射等現(xiàn)象。粒子性－－電磁波實(shí)質(zhì)上是光子微粒流的有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，主要表現(xiàn)為電磁輻射的光電效應(yīng)、光化學(xué)作用等現(xiàn)象。較短波長(zhǎng)的電磁波主要表現(xiàn)出粒子性，波長(zhǎng)越短，粒子性表現(xiàn)愈明顯；而長(zhǎng)波電磁波則主要表現(xiàn)出波動(dòng)性一、電磁波譜的概念電磁波譜將各種電磁波按其波長(zhǎng)的（頻率）大小，依次排列成圖表，這個(gè)圖表就叫電磁波譜。電磁波是粒子（電子、原子、分子等）發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，到當(dāng)粒子從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)發(fā)射電磁波；反之，形成吸收電磁波。不同的粒子，發(fā)生不同的能級(jí)躍遷，產(chǎn)生不同能量，也就是不同波長(zhǎng)的電磁波。四、電磁波譜760nm400nm

可見(jiàn)光

電磁波譜紅外線(xiàn)

紫外線(xiàn)

射線(xiàn)X射線(xiàn)長(zhǎng)波無(wú)線(xiàn)電波頻率波長(zhǎng)短波無(wú)線(xiàn)電波

電磁波的范圍很廣。為了便于比較，以便對(duì)各種電磁波有全面的了解，我們可以按照波長(zhǎng)（或頻率）的大小，把它們依次排成波譜，稱(chēng)為電磁波譜。

宇宙射線(xiàn)

射線(xiàn)X射線(xiàn)紫外線(xiàn)可見(jiàn)光紅外線(xiàn)微波毫米波厘米波分米波超短波短波中波長(zhǎng)波無(wú)線(xiàn)電波電磁波譜真空中波長(zhǎng)主要產(chǎn)生方式

由熾熱物體、氣體放電或其他光源激發(fā)分子或原子等微觀客體所產(chǎn)生的電磁輻射紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紅橙黃綠青藍(lán)紫紫外線(xiàn)電磁波譜真空中波長(zhǎng)主要產(chǎn)生方式

用高速電子流轟擊原子中內(nèi)層電子而產(chǎn)生的電磁輻射X射線(xiàn)γ射線(xiàn)由放射性原子衰變時(shí)發(fā)出的電磁輻射或用高能粒子與原子核碰撞所產(chǎn)生電磁輻射無(wú)線(xiàn)電波的波段分布（根據(jù)：波長(zhǎng)/頻率）59各種電磁波的特點(diǎn)宇宙射線(xiàn)波長(zhǎng)<10-8um，是來(lái)自宇宙天體具有很大能量和貫穿能力的電磁皮，人工還無(wú)法能產(chǎn)生。遙感上了未能用得上的波段。r—射線(xiàn)

10-8—10-6um,是能量很高的波段。航空物探放射性測(cè)量所記錄的就是由含放射性元素的礦物所輻射出來(lái)的射線(xiàn)。x—射線(xiàn)波長(zhǎng)10-6—10-2um

，宇宙中來(lái)的—射線(xiàn)，被大氣層全部吸收，不能用于遙感工作。波長(zhǎng)0.01—0.３８um

。波長(zhǎng)小于0.28微米的紫外線(xiàn)；主要產(chǎn)生于內(nèi)層電子躍遷被臭氧層及其它成份吸收。只有波長(zhǎng)0.28—0.38的紫外線(xiàn)，能部分穿地大氣層，但散射嚴(yán)重，只有部分投射到地面，并使感光材料所感應(yīng)，可作為遙感工作波段，稱(chēng)為攝影紫外?，F(xiàn)已開(kāi)始用于監(jiān)測(cè)氣體污染及水體的油污染。紫外線(xiàn)波長(zhǎng)0.38—0.76um是人眼可見(jiàn)，可以用棱鏡分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光;在太陽(yáng)輻射能中所占比例高；能透過(guò)大氣層；外層電子躍遷產(chǎn)生而地面物體對(duì)七色光多具有其特征的反射和吸收特性,故信息量最大；可以用攝影、掃描等各種方式成像，是遙感最常用的波段?？梢?jiàn)光波段的遙感技術(shù)最成熟，但仍然有很大潛力。當(dāng)前分辨能力最好的遙感資料，仍然是在可見(jiàn)光波段內(nèi)。可見(jiàn)光波長(zhǎng)0.77—1000(um)?？煞譃榻t外波段（0.76—3um），中紅外（3—6um），遠(yuǎn)紅外（6—15um），超遠(yuǎn)紅外（15—1000um）近紅外波段是地表層反射太陽(yáng)的紅外輻射，故又稱(chēng)反射紅外。其中靠近可見(jiàn)光紅光的0.76—1.3um波段可使膠片感光，故又稱(chēng)攝影紅外。而中遠(yuǎn)紅外是地表物體發(fā)射的紅外線(xiàn)，反映物體的熱特征，故稱(chēng)熱紅外。熱紅外只能用掃描方式，經(jīng)過(guò)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換才能成象。主要為分子光譜超遠(yuǎn)紅外，處于非大氣窗口（大氣屏障）紅外是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ倪b感波段。紅外線(xiàn)波長(zhǎng)1mm—1m。是一個(gè)很寬的波段。為毫米波（1—10毫米）、厘米波（1—10cm）和分米波（1—10分米）。微波的特點(diǎn)是能穿透云霧和一定厚度的植被、冰層和土壤，可獲得其它波段無(wú)法獲得的信息；具有全天候的工作能力；可以主動(dòng)和被動(dòng)方式成像；可利用相位信息，便于精確測(cè)距；因此在遙感技術(shù)上是很有潛力的一個(gè)波段。微波65微波波長(zhǎng)范圍1mm到1m，可進(jìn)一步劃分為若干不同頻率(波長(zhǎng))的波段：(1GHz=109Hz)

P波段：0.3~1GHz(30~100cm) L波段：1~2GHz(15~30cm) S波段：2~4GHz(7.5~15cm) C波段：4~8GHz(3.8~7.5cm) X波段：8~12.5GHz(2.4~3.8cm) Ku波段：12.5~18Ghz(1.7~2.4cm) K波段：18~26.5Ghz(1.1~1.7cm) Ka波段：26.5~40Ghz(0.75~1.1cm)微波能夠穿透云和霧，可用于全天候成像。問(wèn)題：我們要傳遞的信號(hào)不是高頻振蕩電流，而是一些低頻信號(hào)（如：聲音信號(hào)頻率只有幾百至幾千赫茲，圖象信號(hào)頻率也不過(guò)上萬(wàn)赫茲），它能把直接發(fā)射出去？

為了傳送聲音、文字、圖象等信號(hào)，首先要把傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。但這種電信號(hào)的頻率較低，不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻電信號(hào)加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去。這種把低頻電信號(hào)加載到高頻振蕩電流（載波）上的過(guò)程叫做調(diào)制。常用的調(diào)制方式有調(diào)幅和調(diào)頻兩種：1、調(diào)幅：使電磁波的振幅隨信號(hào)改變，這種調(diào)制叫做調(diào)幅，用AM表示。振蕩電路聲音信號(hào)高頻振蕩電流調(diào)幅一、電磁波的發(fā)射2、調(diào)頻：使電磁波的頻率隨信號(hào)改變，這種調(diào)制方式叫做調(diào)頻。用FM表示。聲音信號(hào)高頻振蕩電流調(diào)頻一、電磁波的發(fā)射2.無(wú)線(xiàn)電波的傳播方式：長(zhǎng)波短波微波微波中波

中短波超短波超短波長(zhǎng)波:

波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。

長(zhǎng)波在地面?zhèn)鞑r(shí)能繞過(guò)障礙物

（大山、高大建筑物……）長(zhǎng)波長(zhǎng)波容易被電離層吸收；

短波容易被電離層反射；

微波容易穿過(guò)電離層。短波微波:頻率很高；

直線(xiàn)傳播。微波我們生活的空間布滿(mǎn)了強(qiáng)弱不同的電磁波,我們又如何選出自己所需的無(wú)線(xiàn)電波呢?二、無(wú)線(xiàn)電波的接收二、無(wú)線(xiàn)電波的接收

1.當(dāng)接收電路的固有頻率跟要接收的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)（這種現(xiàn)象叫做電諧振）二、無(wú)線(xiàn)電波的接收可變電容

調(diào)節(jié)接收電路的固有頻率使它與要接收的電磁波的頻率相同的過(guò)程叫做調(diào)諧能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。二、電磁波的接收問(wèn)題:調(diào)諧后接收到的感應(yīng)電流是調(diào)制的高頻振蕩電流，這樣我們就可以感知信號(hào)了嗎?二、無(wú)線(xiàn)電波的接收3.檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波，它是調(diào)制的逆過(guò)程，因此也叫解調(diào)。信號(hào)調(diào)制發(fā)射調(diào)諧電路輸出電磁波發(fā)射和接受流程圖電磁波的發(fā)射電磁波的接收高頻振蕩電流檢波（解調(diào)）傳播電磁波的發(fā)射、傳播和接收電磁輻射ElectromagneticRadiation

電磁輻射下頁(yè)上頁(yè)返回

電磁能量脫離電源以電磁波的形式在空間傳播，不再返回電源。產(chǎn)生輻射的原因：產(chǎn)生輻射的設(shè)備：輻射的主要參數(shù)：輻射場(chǎng)強(qiáng)，方向性和輻射功率。電磁場(chǎng)的變化和有限的傳播速度。天線(xiàn)（線(xiàn)天線(xiàn)和面天線(xiàn)）。一、電磁波的發(fā)射1.要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：⑴振蕩頻率足夠高⑵電場(chǎng)和磁場(chǎng)盡可能分布到較大的空間

為了使開(kāi)放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖所示的方法，使振蕩器的線(xiàn)圈L2靠近開(kāi)放振蕩電路的線(xiàn)圈L1

。當(dāng)振蕩器中產(chǎn)生高頻振蕩電流時(shí)，由于互感作用，就可以在開(kāi)放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做感應(yīng)耦合。

振蕩偶極子類(lèi)似一個(gè)正負(fù)電荷相對(duì)中心作諧振動(dòng)的彈簧,可激發(fā)渦旋電場(chǎng).電偶極矩:p=p0cost±

?

??⊕?⊕電源LCRLC振蕩器傳輸線(xiàn)偶極子天線(xiàn)電磁波發(fā)射無(wú)線(xiàn)電短波的電路示意圖提高振蕩電路的固有頻率并開(kāi)放電磁場(chǎng)的措施是：

具體方式如圖所示。

②

減少線(xiàn)圈匝數(shù)并逐漸拉直，最后簡(jiǎn)化成一根直線(xiàn)。①

縮小電容器極板面積；拉大電容器極板間距離。最后形成電偶極子，即發(fā)射電磁波的天線(xiàn)。這樣既能使電磁場(chǎng)分布到空間去，又增加了輻射功率。輻射功率電磁波的傳播電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)振子電波傳輸方向磁場(chǎng)磁場(chǎng)一.無(wú)線(xiàn)通信組網(wǎng)中天線(xiàn)的作用把從導(dǎo)線(xiàn)上傳下來(lái)的電信號(hào)做為無(wú)線(xiàn)電波發(fā)射到空間…...收集無(wú)線(xiàn)電波并產(chǎn)生電信號(hào)

什么是天線(xiàn)?

將傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能轉(zhuǎn)成為自由空間的電磁波，或反之將自由空間中的電磁波轉(zhuǎn)化為傳輸線(xiàn)中的高頻電磁能。因此，要了解天線(xiàn)的特性就必然需要了解自由空間中的電磁波及高頻傳輸線(xiàn)的一些相關(guān)的知識(shí)。天線(xiàn)的作用

導(dǎo)線(xiàn)載有交變電流時(shí)，就可以形成電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)短和形狀有關(guān).如由于兩導(dǎo)線(xiàn)的距離很近，且兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幾乎可以抵消，因而輻射很微弱。如果將兩導(dǎo)線(xiàn)張開(kāi)，這時(shí)由于兩導(dǎo)線(xiàn)的電流方向相同，由兩導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向相同，因而輻射較強(qiáng)。當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的電流很小，輻射很微弱.

當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)上的電流就大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。通常將上述能產(chǎn)生顯著輻射的直導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為振子。

二.天線(xiàn)輻射電磁波的基本原理圖4.6.1

電偶極子天線(xiàn)形成的過(guò)程一、天線(xiàn)的形成

電偶極子的輻射下頁(yè)上頁(yè)返回+-振蕩電偶極子附近的電磁場(chǎng)線(xiàn)

某一瞬間E

線(xiàn)與H

線(xiàn)在空間的分布下頁(yè)上頁(yè)返回圖4.6.4

時(shí)單元偶

極子天線(xiàn)E線(xiàn)與H線(xiàn)分布圖4.6.5

動(dòng)態(tài)描述單元偶極子天線(xiàn)輻射形成的過(guò)程

方向因子與波長(zhǎng)有關(guān)，圖中給出四種天線(xiàn)長(zhǎng)度

的E

平面方向圖。圖4.6.13

細(xì)線(xiàn)天線(xiàn)的E平面方向圖輻射場(chǎng)特點(diǎn)：下頁(yè)上頁(yè)返回球面波；有方向性。，其E

平面方向因子為

同軸線(xiàn)變化為天線(xiàn)

兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱(chēng)振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。全長(zhǎng)與波長(zhǎng)相等的振子，稱(chēng)為全波對(duì)稱(chēng)振子。將振子折合起來(lái)的，稱(chēng)為折合振子。1/2波長(zhǎng)一個(gè)1/2波長(zhǎng)的對(duì)稱(chēng)振子

在

800MHz約200mm長(zhǎng)

400MHz約400mm長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)振子對(duì)稱(chēng)振子波長(zhǎng)三.天線(xiàn)的工作頻率范圍(帶寬)

無(wú)論是發(fā)射天線(xiàn)還是接收天線(xiàn)，它們總是在一定的頻率范圍內(nèi)工作的，通常，工作在中心頻率時(shí)天線(xiàn)所能輸送的功率最大，偏離中心頻率時(shí)它所輸送的功率都將減小，據(jù)此可定義天線(xiàn)的頻率帶寬。有幾種不同的定義：一種是指天線(xiàn)增益下降三分貝時(shí)的頻帶寬度；一種是指在規(guī)定的駐波比下天線(xiàn)的工作頻帶寬度。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中是按后一種定義的，具體的說(shuō)，就是當(dāng)天線(xiàn)的輸入駐波比≤1.5時(shí)，天線(xiàn)的工作帶寬。

半波振子上的場(chǎng)分布在820MHz1/2波長(zhǎng)為~180mm,在890MHz為~170mm175mm對(duì)~850MHz將是最佳的該天線(xiàn)的頻帶寬度=890-820=70MHz當(dāng)天線(xiàn)的工作波長(zhǎng)不是最佳時(shí)天線(xiàn)性能要下降在850MHz1/2波長(zhǎng)振子最佳在890MHz天線(xiàn)振子在820MHz在天線(xiàn)工作頻帶內(nèi),天線(xiàn)性能下降不多,仍然是可以接受的。

可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。式中，Ｖ為速度，單位為米/秒；ｆ為頻率，單位為赫茲；λ為波長(zhǎng)，單位為米。由上述關(guān)系式不難看出，同一頻率的無(wú)線(xiàn)電波在不同的媒質(zhì)中傳播時(shí)，速度是不同的，因此波長(zhǎng)也不一樣。我們通常使用的聚四氟乙烯型絕緣同軸射頻電纜其相對(duì)介電常數(shù)ε約為2.1，因此，Ｖε≈Ｃ/1.44，λε≈λ/1.44。波長(zhǎng)無(wú)線(xiàn)電波的波長(zhǎng)、頻率和傳播速度的關(guān)系

無(wú)線(xiàn)電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電波的極化。無(wú)線(xiàn)電波的電場(chǎng)方向稱(chēng)為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱(chēng)它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱(chēng)它為水平極化波。

２.無(wú)線(xiàn)電波的極化垂直極化水平極化+45度傾斜的極化

天線(xiàn)輻射的電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向就是天線(xiàn)的極化方向-45度傾斜的極化五.天線(xiàn)的極化

如果電波在傳播過(guò)程中電場(chǎng)的方向是旋轉(zhuǎn)的，就叫作橢圓極化波。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果電場(chǎng)的幅度，即大小保持不變，我們就叫它為圓極化波。向傳播方向看去順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫右旋圓極化波，反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的叫做左旋圓極化波。垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；水平極化波要用具有水平極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收；而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線(xiàn)來(lái)接收。當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生３分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量；

兩個(gè)天線(xiàn)為一個(gè)整體V/H(垂直/水平)傾斜(+/-45°)傳輸兩個(gè)獨(dú)立的波1.雙極化天線(xiàn)2.極化損失

當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線(xiàn)的極化方向不一致時(shí)，在接收過(guò)程中通常都要產(chǎn)生極化損失，例如：當(dāng)用圓極化天線(xiàn)接收任一線(xiàn)極化波，或用線(xiàn)極化天線(xiàn)接收任一圓極化波時(shí)，都要產(chǎn)生３分貝的極化損失，即只能接收到來(lái)波的一半能量；當(dāng)接收天線(xiàn)的極化方向（例如水平或右旋圓極化）與來(lái)波的極化方向（相應(yīng)為垂直或左旋圓極化）完全正交時(shí)，接收天線(xiàn)也就完全接收不到來(lái)波的能量，這時(shí)稱(chēng)來(lái)波與接收天線(xiàn)極化是隔離的。

隔離代表饋送到一種極化的信號(hào)在另外一種極化中出現(xiàn)的比例

1000mW(即1W)1mW在這種情況下的隔離為10log(1000mW/1mW)=30dB3.(極化)隔離

天線(xiàn)的方向性是指天線(xiàn)向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線(xiàn)而言，方向性表示天線(xiàn)對(duì)不同方向傳來(lái)的電波所具有的接收能力。天線(xiàn)的方向性的特性曲線(xiàn)通常用方向圖來(lái)表示.

方向圖可用來(lái)說(shuō)明天線(xiàn)在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。

六.天線(xiàn)輻射的方向性頂視側(cè)視1.方向圖

在地平面上，為了把信號(hào)集中到所需要的地方，要求把“面包圈”壓成扁平的一個(gè)單一的對(duì)稱(chēng)振子具有“面包圈”形的方向圖在這兒增益=10log(4mW/1mW)=6dBd一個(gè)對(duì)稱(chēng)臺(tái)振子假設(shè)在接收機(jī)中有1mW功率在陣中有4個(gè)對(duì)稱(chēng)振子

在接收機(jī)中就有4mW功率

更加集中的信號(hào)對(duì)稱(chēng)振子組陣能夠控制輻射能構(gòu)成“扁平的面包圈”

在我們的“扇形覆蓋天線(xiàn)”中，反射面把功率聚焦到一個(gè)方向進(jìn)一步提高了增益。這里,“扇形覆蓋天線(xiàn)”與單個(gè)對(duì)稱(chēng)振子相比的增益為10log(8mW/1mW)=9dBd“扇形覆蓋天線(xiàn)”

將在接收機(jī)中有8mW功率

“全向陣”

例如在接收機(jī)中為4mW功率

(頂視)天線(xiàn)2.形成定向輻射的原理

反射面放在陣列的一邊構(gòu)成扇形覆蓋天線(xiàn)3.前后比

方向圖中，前后瓣最大電平之比稱(chēng)為前后比。它大，天線(xiàn)定向接收性能就好?；景氩ㄕ褡犹炀€(xiàn)的前后比為１，所以對(duì)來(lái)自振子前后的相同信號(hào)電波具有相同的接收能力。前向功率后向功率以dB表示的前后比=10log

典型值為25dB左右目的是有一個(gè)盡可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)4.波束寬度方位即水平面方向圖120°(eg)峰值-10dB點(diǎn)-10dB點(diǎn)10dB波束寬度60°(eg)峰值-3dB點(diǎn)-3dB點(diǎn)3dB波束寬度15°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB俯仰面即垂直面方向圖

在方向圖中通常都有兩個(gè)瓣或多個(gè)瓣，其中最大的瓣稱(chēng)為主瓣，其余的瓣稱(chēng)為副瓣。主瓣兩半功率點(diǎn)間的夾角定義為天線(xiàn)方向圖的波瓣寬度。稱(chēng)為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越窄，則方向性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。方向圖旁瓣顯示上旁瓣抑制下旁瓣抑制增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線(xiàn)與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線(xiàn)方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。七.天線(xiàn)的增益1.增益的定義

全向天線(xiàn)增益與垂直波瓣寬度

9dBd全向天線(xiàn)

板狀天線(xiàn)增益與水平波瓣寬度90

180

360

半功率波瓣寬度半波振子帶反射板的半波振子帶反射板的兩個(gè)半波振子以半波振子為參考的增益0dBd3dBd6dBd理論輻射圖一個(gè)單一對(duì)稱(chēng)振子具有面包圈形的方向圖輻射

一個(gè)各向同性的輻射器在所有方向具有相同的輻射一個(gè)天線(xiàn)與對(duì)稱(chēng)振子相比較的增益用“dBd”表示一個(gè)天線(xiàn)與各向同性輻射器相比較的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBi2.dBd

和dBi的區(qū)別2.17dB對(duì)稱(chēng)振子的增益為2.17dB3.天線(xiàn)增益與方向圖的關(guān)系

一般說(shuō)來(lái)，天線(xiàn)的主瓣波束寬度越窄，天線(xiàn)增益越高。當(dāng)旁瓣電平及前后比正常的情況下，可用下式近似表示反射面天線(xiàn)，則由于有效照射效率因素的影響，故

連接天線(xiàn)和發(fā)射（或接收）機(jī)輸出（或輸入）端的導(dǎo)線(xiàn)稱(chēng)為傳輸線(xiàn)或饋線(xiàn)。傳輸線(xiàn)的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量。因此它應(yīng)能將天線(xiàn)接收的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，或?qū)l(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)以最小的損耗傳送到發(fā)射天線(xiàn)的輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)。這樣，就要求傳輸線(xiàn)必須屏蔽或平衡。當(dāng)傳輸線(xiàn)的幾何長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)就叫做長(zhǎng)傳輸線(xiàn)，簡(jiǎn)稱(chēng)長(zhǎng)線(xiàn)。

1.天線(xiàn)的輸入阻抗

天線(xiàn)和饋線(xiàn)的連接端，即饋電點(diǎn)兩端感應(yīng)的信號(hào)電壓與信號(hào)電流之比，稱(chēng)為天線(xiàn)的輸入阻抗。輸入阻抗有電阻分量和電抗分量。輸入阻抗的電抗分量會(huì)減少?gòu)奶炀€(xiàn)進(jìn)入饋線(xiàn)的有效信號(hào)功率。因此，必須使電抗分量盡可能為零，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻。輸入阻抗與天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和工作波長(zhǎng)有關(guān)，基本半波振子，即由中間對(duì)稱(chēng)饋電的半波長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)，其輸入阻抗為（73.1＋ｊ42.5）歐姆。當(dāng)把振子長(zhǎng)度縮短３％～５％時(shí)，就可以消除其中的電抗分量，使天線(xiàn)的輸入阻抗為純電阻，即使半波振子的輸入阻抗為73.1歐（標(biāo)稱(chēng)75歐）。2.傳輸線(xiàn)的特性阻抗

無(wú)限長(zhǎng)傳輸線(xiàn)上各點(diǎn)電壓與電流的比值等于特性阻抗，用符號(hào)Ｚ。表示。同軸電纜的特性阻抗Ｚ。＝〔138/√εr〕×log(D/d)歐姆。通常Ｚ。=50歐姆/或75歐姆

式中，D為同軸電纜外導(dǎo)體銅網(wǎng)內(nèi)徑；

d為其芯線(xiàn)外徑；

εr為導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。由上式不難看出，饋線(xiàn)特性阻抗與導(dǎo)體直徑、導(dǎo)體間距和導(dǎo)體間介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，與饋線(xiàn)長(zhǎng)短、工作頻率以及饋線(xiàn)終端所接負(fù)載阻抗大小無(wú)關(guān)。

當(dāng)饋線(xiàn)和天線(xiàn)匹配時(shí)，高頻能量全部被負(fù)載吸收，饋線(xiàn)上只有入射波，沒(méi)有反射波。饋線(xiàn)上傳輸?shù)氖切胁ǎ伨€(xiàn)上各處的電壓幅度相等，饋線(xiàn)上任意一點(diǎn)的阻抗都等于它的特性阻抗。

而當(dāng)天線(xiàn)和饋線(xiàn)不匹配時(shí)，也就是天線(xiàn)阻抗不等于饋線(xiàn)特性阻抗時(shí)，負(fù)載就不能全部將饋線(xiàn)上傳輸?shù)母哳l能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回來(lái)形成反射波。

9.5W80

ohms50ohms