电磁波的辐射与散射
电磁波的传播
电磁波的传播电磁波是一种无形的能量，可以在真空中以及各种介质中传播。
它们由电场和磁场的相互作用所产生，如同水波一样传递能量。
电磁波在我们的日常生活中起着重要的作用，例如无线通信、广播电视以及雷达等。
本文将详细探讨电磁波的传播过程。
一、电磁波的基本特性电磁波由特定频率的电场和磁场组成，并以光速传播。
根据电磁波的频率，可以将其分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
不同类型的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁波的传播方式电磁波的传播是通过电场和磁场之间的相互作用实现的。
当电场或磁场发生变化时，就会产生电磁波并向周围介质传播。
换句话说，电场的变化会导致磁场的变化，而磁场的变化又会导致电场的变化，两者相互作用形成一个闭合的循环，这一过程被称为电磁波的传播。
三、电磁波在真空中的传播在真空中，电磁波的传播速度为光速，即约为每秒300,000公里。
这种传播速度是宇宙中的极限速度，无法超过或突破。
电磁波在真空中的传播过程中，不需要任何介质来支撑或传导，可以自由地在空间中传播。
四、电磁波在介质中的传播除了真空中的传播，电磁波还可以在各种介质中传播，包括固体、液体和气体。
在介质中传播时，电磁波会与介质中的原子和分子相互作用，导致能量的传递和散射。
不同介质对电磁波的传播会产生不同的影响，如折射、反射、散射等。
五、电磁波的折射和反射当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
折射是由于介质的密度和折射率不同而导致的，使得电磁波的传播方向发生改变。
折射现象在光学中应用广泛，例如透镜和棱镜的工作原理都基于折射现象。
另外，当电磁波遇到介质表面时，可能会发生反射。
反射是指电磁波在撞击介质表面后反弹回原来的介质中。
反射现象实际上是电磁波与介质之间交换能量的结果，其中一部分能量被反射回去，一部分则被吸收或穿透。
六、电磁波的散射除了折射和反射，电磁波还可能发生散射现象。
散射是指电磁波在与介质中的微粒相互作用后改变传播方向。
分析电磁波在介质中的吸收和散射特性
分析电磁波在介质中的吸收和散射特性电磁波在介质中的吸收和散射特性是一个重要的研究领域，它在无线通信、光学、材料科学等众多领域具有重要应用。
本论文旨在探讨电磁波在介质中的吸收和散射特性，分析其影响因素和应用。
引言：电磁波是由电场和磁场相互耦合形成的波动现象，在空气等真空环境下传播的速度是常数，而在介质中传播速度会发生改变，并且会发生吸收和散射现象。
电磁波在介质中的吸收和散射特性对于电磁波在介质中的传播和应用具有重要影响，因此对其进行深入研究具有重要意义。
一、电磁波在介质中的吸收特性分析：1. 介质中的吸收机制：介质中的吸收机制主要包括电子吸收、振动吸收和转动吸收。
其中，电子吸收是指电磁波的电场对介质中的自由电子进行作用，当电子受到电场作用而产生位移时会导致电子能级的变化，从而发生能量的吸收现象。
振动吸收和转动吸收则是介质中分子或原子发生振动或转动运动时吸收电磁波能量的现象。
2. 介质的吸收特性：介质的吸收特性主要由介电常数和磁导率来描述。
介电常数是介质对电场的响应能力，其实质上是描述了介质中电荷的运动能力；磁导率则是介质对磁场的响应能力，其实质上是描述了介质中磁性物质的特性。
介质的吸收特性与其介电常数和磁导率的实部和虚部有关，实部描述了介质中电磁波的传播速度，虚部描述了介质中电磁波能量的损耗程度。
3. 影响电磁波吸收的因素：电磁波在介质中的吸收强度受到多种因素的影响，例如波长、频率、介质的材料和结构等。
波长和频率与介质分子或原子的振动和转动特性相关，而材料和结构的形态则可以通过调节介质的吸收特性来控制电磁波的吸收强度。
二、电磁波在介质中的散射特性分析：1. 介质中的散射机制：介质中的散射主要由散射体对电磁波的相互作用引起。
散射体可以是介质中的微观颗粒（如气溶胶、尘埃等）或表面粗糙度等，当电磁波通过介质时会与这些散射体发生作用而改变传播方向和能量分布。
2. 介质的散射特性：介质的散射特性主要由散射截面和散射角度分布来描述。
电磁波的散射和吸收
电磁波的散射和吸收在我们日常生活中，电磁波无处不在，它们通过空气、水、甚至是人体等介质传播。
然而，在传播的过程中，电磁波会发生散射和吸收的现象。
本文将对电磁波的散射和吸收进行探讨，以加深我们对这一现象的理解。
首先，让我们来了解电磁波的散射。
散射是指当电磁波遇到物体表面或介质界面时，部分电磁波会改变传播方向而传播出去的现象。
散射的发生是由于物体或介质的不均匀性所导致的。
当电磁波遇到物体或介质时，它会与物体或介质的微观颗粒或结构发生相互作用。
这些相互作用会导致电磁波的传播方向改变，并且不同波长的电磁波受到的散射程度也是不同的。
对于可见光而言，散射是我们能够看到物体的原因之一。
当太阳光照射到大气层时，光线与大气中的气体、灰尘和水蒸气等微粒发生散射，使我们能够看到蓝天和白云。
而在日落时，太阳的位置更低，光线通过更长的路径穿过大气层，此时较短波长的紫外线和蓝光会被更多地散射掉，而红光则相对较少受到散射，使得我们可以看到美丽的夕阳。
除了可见光，其他波长的电磁波也会发生散射现象。
例如雷达波在探测目标时，会发生散射，从而触发雷达系统接收到回波信号。
这是因为目标物体与雷达波的相互作用使得电磁波改变了传播方向，返回到雷达系统。
通过分析回波信号的特性，我们可以获取目标物体的诸多信息，如位置、速度等。
除了散射，电磁波还会发生吸收现象。
吸收是指电磁波与物体或介质相互作用后，部分电磁波的能量会转化为物体内部的其他形式的能量。
不同物体对不同波长的电磁波的吸收程度也是不同的。
例如，金属材料对可见光具有很强的反射能力，因此我们常见的镜面反射就是金属表面吸收光线后再反射出来的结果。
而木材等非金属材料则相对较弱地吸收光线，所以我们可以看到它们的颜色。
吸收现象还有许多实际应用。
比如我们常见的微波炉，它利用水分子对微波的吸收性很强这一特性，使得食物能够迅速加热。
此外，太阳能电池板也利用半导体材料对太阳光的吸收现象来产生电能。
总结起来，电磁波的散射和吸收是一种平凡而普遍的现象。
第10章 电磁波的衍射与散射
∫
G ( r , r ′ ) ∇ ′ψ − ψ∇ ′G ( r , r ′ ) i en dS ′ = − ∫ ψ ( r ′ ) δ ( r − r ′ ) dV ′ ′ S V
根据δ函数的性质，得 函数的性质，
−ψ ( r ) , r 位于V内 ∫ S G ( r , r ′ ) ∇′ψ −ψ∇′G ( r , r ′ ) ien′ dS ′ = 0，r 位于V 外
电子科技大学
是惠更斯原理的数学表达式 积分式中的因子 e jkR ( 4π R ) 表示从表面S上的点 ′ 向体积V 表示从表面 上的点r 向体积 上的点 内的点r 传播的波， 内的点 传播的波，其波源强度由边界值确定 曲面S上的每一点可以看作次级波源， 区域V内的波可看作 曲面 上的每一点可以看作次级波源，区域 内的波可看作 上的每一点可以看作次级波源 曲面上所有次级波源所发出的波的叠加
亮区 入射线 过渡区
阴影区
电子科技大学
10.2.1 几何绕射理论
几何绕射理论是经典几何光学法的推广。 几何绕射理论是经典几何光学法的推广。 几何绕射理论认为：除了几何光学的入射线、 几何绕射理论认为：除了几何光学的入射线、反射线和透射 线外，还存在一种绕射线 绕射线。 线外，还存在一种绕射线。
关于绕射线的概述 产生于散射体表面几何形状或电特性不连续的地方 不仅可以进入几何光学亮区， 不仅可以进入几何光学亮区 ， 而且可以进入几何光学阴影 区 解决了几何光学在阴影区失效的问题， 解决了几何光学在阴影区失效的问题 ， 同时完善了亮区的 几何光学解 其初始幅度由绕射系数确定
电子科技大学 所以，区域V中任意点 处的场只是由S 上的次波源产生， 中任意点r处的场只是由 所以 ， 区域 中任意点 处的场只是由 0 上的次波源产生 ， 中的积分只需要在S 上进行， 式①中的积分只需要在 0上进行，即有 e jkR 1 R ′ψ ( r ′ ) + jk 1 + j ′ ) i en dS ′ ′ ψ (r ) = − ∫ Rψ (r ∇ S0 4π R kR 如果屏右边的观察点很远，即考虑远场衍射（夫琅和费衍射） 如果屏右边的观察点很远，即考虑远场衍射（夫琅和费衍射）， 上式可以简化为以下形式： 上式可以简化为以下形式： e − jkr ψ (r ) = − 4π r
电磁波
电磁波科技名词定义中文名称：电磁波英文名称：electromagnetic wave定义1：物体所固有的发射和反射在空间传播交变的电磁场的物理量。
应用学科：地理学（一级学科）；遥感应用（二级学科）定义2：介质或真空中由时变电磁场表征的状态变化，由电荷或电流的变化而产生。
它在每一点和每一方向上的运动速度取决于介质的性质。
应用学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。
人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。
只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。
目录电磁波简介定义产生性质能量计算发现电磁波谱电磁辐射电磁辐射对人体的伤害降低电磁辐射的方法电磁波的特性电磁波的种类无线电波的应用电磁波治疗应用电磁波的传导电磁波谱电磁波用途电磁波的穿透力电磁污染对人体的危害电磁波的防护电磁波简介定义产生性质能量计算发现电磁波谱电磁辐射电磁辐射对人体的伤害降低电磁辐射的方法电磁波的特性电磁波的种类无线电波的应用电磁波治疗应用电磁波的传导电磁波谱电磁波用途电磁波的穿透力电磁污染对人体的危害电磁波的防护展开编辑本段电磁波简介电磁辐射光波-模型图电磁波（Electromagnetic wave)：（又称：电磁辐射、电子烟雾）是能量的一种。
电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。
电磁辐射：探讨电磁波的传播和辐射现象
电磁辐射的特性： 频率、波长、速 度、能量等
天然来源：太阳、地球磁 场、宇宙射线等
人为来源：无线电波、微 波、电视信号、手机信号
等
工业来源：高压输电线、 变电站、电磁炉等
医疗来源：X射线、CT扫 描、核磁共振等
非电离辐射：能量较低，不会引起 电离，如无线电波、微波、红外线 等
电磁辐射的传播方式：包括直线传 播、反射、折射、散射等
吸收防护：使用电磁吸收 材料，如吸波材料、电磁 波吸收器等
反射防护：使用电磁反射 材料，如金属板、金属膜 等
干扰防护：使用电磁干扰 材料，如电磁干扰器、电 磁干扰器等
吸收材料：如碳纤维、吸波 材料等，可以吸收电磁波并 转化为热能
屏蔽材料：如金属、石墨烯 等，可以阻挡电磁波的传播
反射材料：如金属箔、反射 膜等，可以将电磁波反射出
添加标题
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电离辐射：能量较高，能引起电离， 如X射线、γ射线等
电磁辐射的危害：过量的电磁辐射 可能对人体健康产生影响，如电磁 辐射污染、电磁辐射过敏症等
健康影响：长期暴露于电 磁辐射可能导致健康问题， 如头痛、疲劳、睡眠障碍
等
电子设备干扰：电磁辐射 可能干扰电子设备的正常 工作，如电视、收音机、
汇报人：XX
电磁波的产生：电荷运动产生电磁场，电磁场激发电磁波 电磁波的传播：电磁波在真空中以光速传播 电磁波的频率：电磁波的频率决定了电磁波的性质和传播速度 电磁波的波长：电磁波的波长决定了电磁波的传播方向和能量
直线传播：电 磁波在真空中 以光速直线传 播
反射：电磁波 遇到物体表面 时，会发生反 射
电磁波实验：电磁波干涉、衍射、 偏振等实验研究
国际非电离辐 射防护委员会 （ICNIRP）： 制定电磁辐射
电磁波的散射和吸收特性
电磁波的散射和吸收特性电磁波是一种横波，是由电场和磁场交替变化而产生的。
它在空间中传播时会遇到各种物体，其散射和吸收特性会受到这些物体的影响。
本文将探讨电磁波在散射和吸收过程中的特性，并讨论其在实际应用中的一些重要方面。
首先，电磁波在物体表面的散射过程中会发生波长变化。
当电磁波遇到一个物体时，它会被物体表面的微小颗粒散射。
这种散射过程会导致电磁波的波长发生变化，即经过散射后的电磁波的波长会比入射时的波长要长。
这是因为散射过程中，电磁波与物体表面微小颗粒的相互作用使其频率增加，而波速保持不变，所以波长增加。
其次，电磁波在物体内部的吸收过程中会发生能量损耗。
当电磁波通过一个介质时，它会与介质内的分子或原子产生相互作用。
这种相互作用会导致电磁波的能量被转化为介质内的热能，从而发生能量损耗。
这种吸收过程取决于电磁波的频率和介质的性质。
一般情况下，介质对不同频率的电磁波的吸收程度不同，即不同频率的电磁波在介质中传播的距离会因吸收而有所差异。
此外，电磁波的散射和吸收特性还与物体的尺寸和形状有关。
对于尺寸远大于电磁波波长的物体，电磁波的散射和吸收特性较为复杂，涉及多种散射模式。
而对于尺寸远小于电磁波波长的物体，可以简化为点状或球状散射。
此外，不同形状的物体对电磁波的散射和吸收特性也不同。
例如，棱柱形状的物体在某些角度下会产生明显的绕射效应，从而导致散射特性的变化。
在实际应用中，电磁波的散射和吸收特性具有重要的意义。
例如，在无线通信中，了解电磁波在不同环境中的散射和吸收特性可以帮助我们设计更好的天线和信号处理算法，提高无线信号传输质量和覆盖范围。
此外，电磁波的散射和吸收特性在遥感和雷达等领域也得到广泛应用。
通过对散射和吸收特性的研究，我们可以获得物体的形状、构成和物理特性等信息，为地质勘探、大气科学和环境监测等领域提供重要参考。
然而，电磁波的散射和吸收特性也会带来一些问题和挑战。
例如，在无线通信中，建筑物、树木和地形等障碍物会导致信号的衰减、多径效应和反射干扰，降低通信质量。
原子与分子的电磁辐射与吸收
原子与分子的电磁辐射与吸收电磁辐射是一种能量的传播方式，它由电磁波组成，包括了可见光、无线电波、X射线等多种形式。
而原子与分子在电磁辐射中的行为对于我们理解物质的性质和相互作用有着重要意义。
首先，我们来了解一下原子与分子是如何与电磁辐射相互作用的。
当电磁波通过物质时，原子与分子会与电磁波发生相互作用。
这种相互作用可以是电磁波的辐射和吸收。
在辐射过程中，原子或分子吸收能量，电子从低能级跃迁到高能级，形成激发态。
当电子回到低能级时，会释放出能量，产生辐射。
这就是我们常见的光的发射现象。
不同的原子或分子在不同的能级跃迁下会产生不同频率的光，从而呈现出不同的颜色。
而在吸收过程中，原子或分子会吸收电磁波的能量，电子从低能级跃迁到高能级。
这种吸收现象在分子中尤为重要。
当分子吸收特定频率的电磁波时，分子内部的化学键将发生振动或转动，从而改变了分子的结构和性质。
这种吸收现象在红外光谱中有着广泛的应用，可以用于分析物质的组成和结构。
除了辐射和吸收之外，原子与分子还可以通过散射来与电磁波相互作用。
散射是指电磁波在与原子或分子相互作用后改变方向的过程。
散射可以是弹性的，也可以是非弹性的。
在弹性散射中，电磁波的频率和能量保持不变，只是改变了传播的方向。
而在非弹性散射中，电磁波的频率和能量会发生改变，从而产生了拉曼散射和康普顿散射等现象。
原子与分子的电磁辐射与吸收不仅仅是物理学的研究对象，也在生物学和化学中有着重要应用。
在生物学中，我们可以利用荧光现象来研究细胞和分子的结构与功能。
通过标记荧光染料或荧光蛋白，我们可以观察到细胞内部的运动和相互作用。
在化学中，红外光谱和拉曼光谱等技术被广泛应用于物质的表征和分析。
通过研究物质在电磁辐射下的吸收和散射特性，我们可以了解物质的组成、结构和性质。
总之，原子与分子在电磁辐射中的行为对于我们理解物质的性质和相互作用有着重要意义。
通过研究原子和分子在电磁波中的辐射和吸收现象，我们可以深入探索物质的微观世界，揭示出更多的科学奥秘。
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天线的损耗电阻R1
2P R1 21 Im
用电阻表示的天线的效率
R 1 A R R1 1 R1 R
要提高天线效率，应尽可能提高R ，降低R1
极化特性 •极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变 化的规律。按天线所辐射的电场的极化形式，可将天线分为线 极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平 极化和垂直极化；圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。 输入阻抗与频带宽度 天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最 大功率。 当天线工作频率偏离设计频率时，天线与传输线的匹配变坏， 致使传输线上电压驻波比增大，天线效率降低。因此在实际 应用中，还引入电压驻波比参数，并且驻波比不能大于某一 规定值。 •天线的有关电参数不超出规定的范围时对应的频率，范围称 为频带宽度，简称为天线的带宽。
8.2.5 辐射功率和辐射电阻 辐射功率 Radiation Power
电流元所辐射的总功率可由其平均功率流密度在包围电流元的球 面上的面积分来得出。 其平均功率密度为
S
av
1 | E | 0 Il 1 * ˆ ˆ Re E H r r sin 2 0 2 2 r 2
b
天线增益G（Gain）与方向性GD
天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度，它是 被研究天线在最大辐射方向的辐射强度与被研究天线具有同等 输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比
单位立体角最大辐射功率 G 馈入天线总功率 4
天线方向性GD与天线增益但与天线增益定义略有不同
定量地描述主叶的宽窄程度 功率降为为主射方向上功率的1/2时，两个方向之间的夹角 以20.5表示,2 0.5 为两个零射方向之间的夹角称为零功率宽 度，以20表示。 电流元的半功率宽度:
sin 0.5 cos 0' .5 0.707
HP 2 0' .5 2 45 90
B A
1
1 ˆ ˆ H H A rA sin ( A cos ) z z r r
k Il 1 jkr H j sin 1 e 4r jk r
天线的辐射电阻R：用来度量天线辐射功率的能力,它是一个 虚拟的量，当通过它的电流等于天线上的最大电流时，其损耗 的功率就等于辐射功率。 天线效率与辐射电阻的关系
P P A Pi P P 1
Pi为欧姆损耗；
1 2 P I m R 2
2 P R 2 Im
辐射电阻越大，天线的辐射能力越强。
布于小的球面变成分布于更大的球面上。 这是球面波的振幅
特点! 由于球面面积∝r2, 而总辐射功率不变, 因而功率流密 度 S 1 | E |2 / 0 , 故|Eθ |2∝1/r。 2 场的振幅与I成正比, 也与l/λ 成正比。 这是由于场来源于波源之故。值得注意的是 , 它与电尺寸 l/λ 有关而不是仅与几何尺寸l有关。 场的振幅还正比于sinθ , 当θ =90°时最大,而当θ =0°(轴 向)时为零。这说明电流元的辐射是有方向性的。这种方向性 正是天线的一个主要特性。
图 8-6 电流元周围电磁力线的瞬时分布
图 8-7 电流元周围电磁力线在一周内的变化(辐射过程)
图 8-7 电流元周围电磁力线在一周内的变化(辐射过程)
8.2.4 辐射方向图 Radiation pattern
方向图函数(简称方向函数)
天线的辐射方向图：表征天线方向特性，方向图函数是方位 角 及 的函数。
Il Er j 2k r3 cos Il sin E j 3 4k r Il H sin 2 4r
近区场的特点 将上式与静态场比较可见，它们分别是恒定电流元 Il 产 生的磁场及电偶极子 ql 产生的静电场。场与源的相位完全 相同，两者之间没有时差。 虽然电流元的电流随时间变化，但它产生的近区场与静态 场的特性完全相同，无滞后现象，所以近区场称为似稳场。
电场
E 1 j H
ˆ ˆ 1 r ( H sin ) (rH ) j r sin r r ˆE ˆ rE
r
Il cos 1 Er 2 2 r E j kIl sin 1 2 r
一、 定义及其电磁场
§8.2电流元的辐射 radiation
图 8-3 电流元及短振子; (a) 电流元; (b) 电偶极子; (c) 短对称振子 Current element Electric dipole short dipole antenna
研究意义 研究电流元的辐射特性具有重要的理论价值与实际意义。任 何线天线均可看成是由很多电流元连续分布形成的，电流元
b
3. 极化特性 polarization
4. 频带宽度 band width 5. 输入阻抗 input resistance
图8-3
方向图 radiated pattern
•方向性函数或方向图：描述天线方向性的参数。 定义：离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度 在空间的相对分布的数学表达式，称为天线的方向性函数； 把方向性函数用图形表示出来，就是方向图 主瓣：最大辐射波束通常称为方向图的主瓣 旁瓣：主瓣旁边的几个小的波束叫旁瓣。 方向图特性参数 •天线增益G （或方向性GD） •波束宽度（或主瓣宽度） •旁瓣电平
ˆIdz J dv Jdsdl z
A 4
l
e jkr Il jkr ˆI ˆ ˆAz z dz z e z r 4r
在球坐标中
ˆA ˆ A sin ˆ ˆ r ˆ A rA A rA cos z z
电流元产生的电磁场 磁场
2
辐射电阻 Radiation resistance 仿照电路中的处理, 设想辐射功率是由一电阻吸收的, 即令 得
1 2 Pr I Rr 2
l Pr 80
2 2
(8-27)
Rr称为电流元的辐射电阻。若已知天线的辐射电阻 , 可方便地 由式(8-27)得出其辐射功率。
例
已知在电流元最大辐射方向上远区 1 km 处电场强度振幅为 |E1|=1 mV/m, 试求: (1) 最大辐射方向上2km处电场强度振幅|E2|; ; (2) 偏离最大方向60°的方向上2 km处的磁场强度振幅|H3|。 ［解］ (1) (2)
单位立体角最大辐射功率 GD 总的辐射功率 4
波束宽度与旁瓣电平 Beamwidth and sidelobe level
波束宽度：实际天线的辐射功率有时并不限制在一个波束 中，在一个波束内也非均匀分布。在波束中心辐射强度最 大，偏离波束中心，辐射强度减小。辐射强度减小3dB时的 立体角即定义为B。波束宽度B与立体角B关系为
1 1 ˆ 1 * * * ˆH r ˆ E H 量为 S E H E 。可见, E, H互相 2 2 2
ˆ 相垂直。因此这是横电磁波(TEM波)。 r
(2) 场的相位: 无论Eθ或Hφ, 其空间相位因子都是-kr, 即其相位 随离源点的距离r增大而滞后,等r的球面为其等相面。所以这是 球面波。这种波相当于是从球心一点发出的, 因而这种波源称
| E ( , ) | F ( , ) EM
EM是|E(θ, φ)|的最大值。 把方向图函数用图形表示出来，就是天线的方向图 电流元的方向图
F ( , ) F ( ) sin
图 电流元的 二主面方向图
若采用极坐标，以 为变量在任何 等于常数的平面内， 函数F(, ) 的变化轨迹为两个圆，如左图示。 由于与 无关，在/2的平面内，以 为变量的函数的轨 迹为一个圆，如右图示。 将左上图围绕 z 轴旋转一周，即构成三维空间方向图。
1 jkr e jkr 1 1 2 2 jkr k r jkr e
图 8-5 场分量各成分随r/λ的变化曲线
8.2.2 近区电磁场 near-zone field
近区 kr<<1即r<<λ/2π(但r＞l)的区域。 1 1 1 2 2 e jkr 1 kr k r
π 电场与磁场的时间相位差为 ，能流密度的实部为零，只 2 存在虚部。可见近区场中没有能量的单向流动，能量仅在场 与源之间不断交换，近区场的能量完全被束缚在源的周围， 因此近区场又称为束缚场。
8.2.3 远区电磁场 far-zone field
远区：kr>>1, 即r>>λ/2π的区域。 kr>>1 远区场
B
4
2 B
旁瓣电平是指主瓣最近且电平最高的 第一旁瓣电平，一般以分贝表示。方向图的旁 瓣区一般是不需要辐射的区域，其电平应尽可 能的低。
天线效率与辐射电阻 Radiation efficiency and Radiation resistance
天线效率A：辐射功率P与总功率Pi的比
图 8-9 电流元的立体方向图
方向图中的参数 方向图中辐射最强的方向称为主射方向， 辐射为零的方向称为零射方向。 具有主射方向的方向叶称为主叶(瓣)，其余称为副叶(瓣) 。
副叶
z 主叶 主射方向 1
1 2
零射方向 2 0 2 0.5
1 2
后叶
零射方向
x
y
半功率波瓣宽度
HP (Half-Power Beamwidth)；
1 1 1 2 2 kr k r
k Il Il jkr jkr E j sine j sine 4r 2 r k Il Il E jkr jkr H j sine j sine 4r 2 r
远区场的特点