dipole1偶极子
S波段宽带低交叉极化印刷偶极子阵列天线设计
0
-10
Return Loss (dB)
-20 Measured (2-layered) Simulated (2-layered) Simulated (1-layered)
-30
图 1(a) 单层平面 Balun 偶极子天线结构
-40 2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
Frequency (GHz)
1
引言
随着电子对抗技术的发展， 相控阵雷达
点而得到广泛的研究和应用
[1，2]
。频带窄是
普通印刷偶极子天线的主要缺点 ,目前已有 许多途径来展宽这类天线的频带， 如双面偶 极子天线 ，平面 Balun 偶极子天线 等。 但是这些天线虽然频带性能好 , 但交叉极 化严重, 辐射特性受损。 本文提出一种新型宽带低交叉极化印 刷偶极子天线，该天线采用双层平面 Balun 偶极子结构， 不仅具有平面 Balun 偶极子天 线的宽频带特性， 同时降低天线交叉极化电 平。 使用该双层平面 Balun 偶极子天线单元
S 波段宽带低交叉极化 印刷偶极子阵列天线设计
周占伟 杨仕文 聂在平
（电子科技大学，四川 成都，610054 ） 摘 要:设计出一种新型宽带低交叉极化印刷偶极子天线，该天线采用双层平面 Balun 偶极子 结构，不仅具有平面 Balun 偶极子的宽频带特性，同时降低天线交叉极化电平。使用该天线单元设 计制作 S 波段 16 元线阵，测试结果表明，阵列天线工作带宽达到 50%，交叉极化电平小于-43dB。 实验结果验证了该天线阵的宽带低交叉极化特性。 关键词: 印刷偶极子, 宽带, 低交叉极化, 阵列天线
-10 -20 -30 -40 -50 -60 -180
电偶极子振荡产生的电磁辐射
电偶极子振荡产生的电磁辐射摘要随着电子信息时代的高速发展，信息传递要求我们更加高效，在我们生活的三维时空里速度最大值为光速，而以人为力量要想到达此速度几乎不可能，但是我们知道电磁波的传播速度为光速(真空)，我们可以利用将信息加载在电磁波上传递来达到高效传输。
因此我们如今大多采用电磁波传递信息。
电偶极子辐射是电磁波辐射理论的基础，清楚地了解它的辐射规律是非常重要的，在辐射问题的实际应用中，可以计算辐射功率和辐射的方向性。
电偶极子辐射的电磁波是空间中的TM 波，TM波在现实中有多方面的应用。
电偶极辐射是天线工程中最基本的问题，电偶极子是电介质理论和原子物理学的重要模型，研究从稳恒到 X光频电磁场作用下电介质的色散和吸收，以及天线的辐射等现象,可以用振荡偶极子。
本文采用微分方程在边界条件下解出电偶极辐射的数学表达式，我们重点研究远场辐射问题。
这对电磁波辐射理论的数学直观化有一定意义，对于我们了解辐射以及辐射的原理有重要意义。
关键字:电偶极辐射微分模型边界问题1问题重述电偶极子(electric dipole)是两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。
电偶极子的特征用电偶极距P=Lq描述，其中 L是两点电荷之间的距离，L和P的方向规定由,q指向+q。
电偶极子在外电场中受力矩作用而旋转，使其电偶极矩转向外电场方向。
电偶极矩就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故简称极矩。
如果外电场不均匀，除受力矩外，电偶极子还要受到平移作用。
电偶极子产生的电场是构成它的正、负点电荷产生的电场之和。
当其在水平面上发生振荡是会辐射出电磁波，求解在远区电磁场强度的解析解。
问题分析一对等量异号的电荷组成的带电系统，当它们之间的距离L远比场点到它们的距离r小得多(r>>L)时,我们把这种带电体系叫做电偶极子.当点电偶极子两端的电荷交替变化时,在其附近空间将产生交变电磁场,并使电磁场往远处辐射.通常,交变电偶极子上的电荷变化可视为一个电流元.最简单的辐射电流元是一个很短的直线电流元设此电流元的长度L总是远小于自由空间的电磁波电偶极子波,长.即L<<,则可以认为其上电流的幅值和相位处处相同,即电流均匀分布;且其直径d与其长度相比可忽略不计,即有d<<L,反之,根据电流连续性原理,电流元两端必有等值而异号的电荷积聚,相当于一个交变的电偶极子这样对交变电偶极子的分析也就是对电流元的分析,这种短直线电流元称为电偶极子或基本振子,也称为赫兹振子.赫兹振子的辐射也就叫做电偶极辐射.根据麦克斯韦方程组和在利用2推迟势计算辐射是解决辐射问题的一般思路。
偶极子1解读
偶极子[编辑]维基百科，自由的百科全书（重定向自偶极矩）地球磁场可以近似为一个磁偶极子的磁场。
但是，图内的N 和S 符号分别标示地球的地理北极和地理南极。
这标示法很容易引起困惑。
实际而言，地球的磁偶极矩的方向，是从地球位于地理北极附近的地磁北极，指向位于地理南极附近的地磁南极；而磁偶极子的方向则是从指南极指向指北极。
电极偶子的等值线图。
等值曲面清楚地区分于图内。
在电磁学里，有两种偶极子（dipole）：电偶极子是两个分隔一段距离，电量相等，正负相反的电荷。
磁偶极子是一圈封闭循环的电流，例如一个有常定电流运行的线圈，称为载流回路。
偶极子的性质可以用它的偶极矩描述。
电偶极矩（）由负电荷指向正电荷，大小等于正电荷量乘以正负电荷之间的距离。
磁偶极矩（）的方向，根据右手法则，是大拇指从载流回路的平面指出的方向，而其它拇指则指向电流运行方向，磁偶极矩的大小等于电流乘以线圈面积。
除了载流回路以外，电子和许多基本粒子都拥有磁偶极矩。
它们都会产生磁场，与一个非常小的载流回路产生的磁场完全相同。
但是，现时大多数的科学观点认为这个磁偶极矩是电子的自然性质，而非由载流回路生成。
永久磁铁的磁偶极矩来自于电子内禀的磁偶极矩。
长条形的永久磁铁称为条形磁铁，其两端称为指北极和指南极，其磁偶极矩的方向是由指南极朝向指北极。
这常规与地球的磁偶极矩恰巧相反：地球的磁偶极矩的方向是从地球的地磁北极指向地磁南极。
地磁北极位于北极附近，实际上是指南极，会吸引磁铁的指北极；而地磁南极位于南极附近，实际上是指北极，会吸引磁铁的指南极。
罗盘磁针的指北极会指向地磁北极；条形磁铁可以当作罗盘使用，条形磁铁的指北极会指向地磁北极。
根据当前的观察结果，磁偶极子产生的机制只有两种，载流回路和量子力学自旋。
科学家从未在实验里找到任何磁单极子存在的证据。
物理偶极子、点偶极子、近似偶极子[编辑]分开有限距离的两个异性电荷的电场线。
有限直径的载流循环的磁场线。
任意点偶极子（电偶极子、磁偶极子、声偶极子等等）的场线。
电偶极子的电场
对于偶极子中点o MM M
M M M q M E 2 2 qsE i n q E s inMPE
Pq
§1.5 电场线
1.5.1.电场线（E线）
为形象地描写场强的分布，引入 E线。
1. E 线上某点的切向
切线
2. 即E 线为的该密点度E 给的出方E 向的；大小。
•
•
•
Ej
qi •
•
E
Ei ds
•qj
i
j
（S内） （S外）
Φe Eds
S
( E i)d s ( E jd s)
Si
Sj
•
E id s E jd s
•
iS
jS
S
•
qi 0 q内
i 0
0
4. 将上结果推广至任意连续电荷分布
在均匀电场中,通过面积S⊥的
nˆ
电通量为 e = E×S⊥
通过任一平面S 的电通量为
e = E× S×cos
S
S
在非均匀电场中,通过 任一面积S的电通量为
ed eE co ds S
nˆ E
dS S
通过任一封闭面S的电通量为
e
Ecos d S
R2
E2x0
(x2
1 R2)12
（3）无限大带电平板外任一点的场强
R1 0 R2
E
2 0
例5、计算电偶极子在均匀电场中所受的力矩
解：电荷产生电场，电场对电荷施加电场力
f qE
电偶极子的电场
E1
4 0 r
q1
q1
P点的总场强为
En
E2
4 0 r
q1
r 2
0 n
矢量迭加
4 0 r
0 r 2 2
qi 0 E Ei r 2 i i i 4 0 ri 1
(4) 电荷连续分布的带电体产生的场强 任意带电体上的电荷分布,可看作由许多极小的电荷元dq的集 合 1 dq 0 dq在P点产生的场强 dE r
讨 论
r
E p
P 4 0 r
3
说明：（1）电偶极子的电场
1 E p 3 r
（2）电偶极子应用广泛，如原子分子物理，无线电物理中应用极大
例2、求均匀带电细棒中垂面上电强的分布
解：设棒长 则电荷密度为
2
带电量为q
y
dE
q 2
p
dE
如图建立坐标，考察中垂面上任一点p，根 据对称性，带电棒电荷在p点的场强在x方 向为零，合成的场强只有在y方向的分布。 棒上dx电荷元所产生的场强为
fn f1 f 2 F q0 q0 q0 q0
E E1 E2 En
场强叠加原理
表述: 电场中任一点处的总场强等于各个点电荷单独存
在时在该点产生的场强的矢量和
五. 场强的计箅 (1) 点电荷的场强 若电场由q产生,把一电荷q0 放在距q为r处的p点
q
r0 r0
q0
4 0 r 2
整个带电体在P点产生的场强
dq 0 E dE r 2 4 0 r
电荷分布的三种形式:
体密度为
1
体分布 面分布
面密度为
dq dv
电偶极子的场及辐射
收稿日期：2003-06-14作者简介：吕宽州（1963-），男，河南扶沟人，郑州经济管理干部学院讲师。
文章编号：1004-3918（2003）05-0512-03电偶极子的场及辐射吕宽州1，姜俊2（1.郑州经济管理干部学院，河南郑州450053；2.河南省科学院，河南郑州450002）摘要：采用了镜像法等方法对电偶极子及其产生的静电场、电磁场及辐射等做了较系统和深入的分析、研究，使分析方便、简化，推出的结论有一定实际指导意义。
关键词：电偶极子；电场；磁场；辐射中图分类号：0442文献标识码：A在很多文献上，缺乏对电偶极子及其产生的静电场、电磁场及辐射等较系统和深入的分析、研究。
本文参考有关文献给出或分析、推出了重要结论，部分内容采用了镜像法，使分析更方便。
!电偶极子及其产生的静电场电偶极子由一对正、负点电荷组成，电量为l ，相距为l ，如图1所示。
其电偶极矩p =l l ，l 的方向由~l 指向+l ，在T 处产生的电场的电势为：#（r ）=l 4L e 0T +_l4L e 0T _当T !l 时，#（r ）=l l cOs 64L e 0T 2=p ·e r 4L e 0T2（1）电场强度为：E =_"@=e r P cOs 62L e 0T 3+e !P si n 64L e 0T3（2）以上结果表明，电偶极子的电势及电场强度的大小分别与距离的平方、三次方成反比，既存在于近区，且与方位角有关，这些特点都与点电荷的电场显著不同。
图2绘出了电偶极子的电力线与等位面。
图1电偶极子F i g .1E lectric d i p O le图2电偶极子的电力线与等位线F i g .2E lectric p Ow er li ne and e C ui p Otential p laneOf e lectric d i p O le第21卷第5期2003年10月河南科学HENAN SC I ENCEV O l.21N O.50ct .2003!电偶极子产生的电磁场及辐射当P =P 0e -j G t 时，为谐振电偶极子，P 0为常矢，则在近区，即l H T 时，主要地一方面将感应如上所述的静电场，另一方面，相当于I =j G C 、长为l 的电流元还将产生一稳恒磁场，其规律可用毕萨定律描述，且电场与磁场的相位相差为90 ，即电场能量与磁场能量相互转换，而平均波印亭矢量为零，故不产生辐射。
土工膜防渗层偶极子法渗漏检测电势分布特征及应用
土工膜防渗层偶极子法渗漏检测电势分布特征及应用土工膜防渗层是一种用于防止水分、液体或气体渗透的材料。
当需要对土工膜的防渗性能进行检测时，一种常用的方法是偶极子法（Dipole Method），它通过测量电势分布来评估土工膜的渗漏情况。
偶极子法基于电场理论，通过在土工膜表面放置电势偶极子（电极对），然后测量不同位置的电势分布来判断土工膜的防渗性能。
以下是偶极子法渗漏检测的电势分布特征及其应用：
电势分布特征：
1．正常情况:在没有渗漏的情况下，土工膜表面的电势分布应该是均匀的，且电势值相对稳定。
2．渗漏位置:当土工膜发生渗漏时，渗漏位置附近的电势分布会发生变化，通常表现为电势值的异常波动或不规则变化。
3．电势梯度:渗漏位置周围的电势梯度较大，即电势值的变化率较高，这可以作为渗漏位置的指示。
应用：
1．质量检测:偶极子法可用于对土工膜施工质量进行检测。
通过测量电势分布，可以及时发现潜在的渗漏问题，提高土工膜的防渗性能。
2．工程监测:在工程运行期间，偶极子法可以用于定期检测土工膜的防渗性能，及时发现渗漏问题，减少环境污染风险。
3．修复效果评估:对于已经发生渗漏并进行修复的土工膜，偶极子法可以用于评估修复效果，确保渗漏问题得到有效解决。
偶极声波原理及事例
XX井WaveSonic解释报告目录1 概述.......................................................................................... 错误！未定义书签。
1.1钻井及测井概况...............................................................................................错误！未定义书签。
1.2油藏地质概况 ...................................................................................................错误！未定义书签。
1.3测井概况 ..............................................................................................................错误！未定义书签。
2 测井地质分析.......................................................................... 错误！未定义书签。
3 交叉偶极子声波(W AVESONIC)测井资料评价 (2)3.1时差提取 (2)3.2现今最大水平主应力方位（岩石方位各向异性）分析 (2)3.3反射分析和衰减异常评价 (2)3.4岩石机械特性分析 (3)3.5压裂裂缝高度预测 (3)4 成果图件说明 (4)1.3.1交叉偶极子声波测井普通的声波测井使用单极声波发射器，向井周发射声波，声脉冲由井内流体折射进入地层时，使井壁周围产生轻微的膨胀，在地层中产生纵波和横波。
然而在慢速的、胶结较差的地层中，由于横波速度小于井内流体声速，横波首波与井内流体波一起传播，不能产生临界折射的滑行横波，使得单极声波测井无法测出横波的首波，要在软地层中测量到横波，需要采用偶极子声波测井技术。
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偶极子天线仿真
姓名：李彦成 学号：07106029
用HFSS 创建模型，设计一个中心频率为30GHz 的半波偶极子天线。
天线沿着Z 轴放置，中心位于坐标原点，天线材质使用PEC ，总长度为0.48λ，半径为λ/200。
天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.0625mm ，辐射边界和天线的距离为λ/4。
首先添加和定义设计变量，创建偶极子天线模型。
然后设置端口
激励，需要创建一个面。
接下来设置辐射边界条件，采用辐射边界和天线的距离为1/4个工作波长。
设置求解：中心频率在30GHz 左右，所以把求解频率设置为30GHz 。
同时添加25~35GHz 的扫频设置，扫频类型选择快速扫频，分析天线在25~35GHz 频段内的S 参数和电压驻波比。
然后仿真计算并查看分析结果。
S 参数：
25.0027.50
30.0032.5035.00
Freq [GHz]
-15.00
-12.50
-10.00
-7.50
-5.00
-2.50
d B (S (1,1))
HFSSDesign1
XY Plot 1
ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1))Setup1 : Sw eep
电压驻波比：
25.0027.50
30.0032.5035.00
Freq [GHz]
1.00
1.50
2.002.50
3.003.50
4.00
4.50
5.005.50V S W R (1)
HFSSDesign1
XY Plot 2
ANSOFT
Curve Info
VSWR(1)Setup1 : Sw eep
三维结果：
H 面：
-63.20
-60.40-57.60
-54.809060
30
-30
-60
-90
-120-150
-180
150
120
HFSSDesign1
Radiation Pattern 2
ANSOFT
Curve Info
dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' Theta='0deg'
E 面：
-54.00
-38.00-22.00
-6.009060
30
-30
-60
-90
-120-150
-180
150
120
HFSSDesign1
Radiation Pattern 3
ANSOFT
Curve Info
dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' P hi='70deg'dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' P hi='80deg'dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' P hi='90deg'
方向图：
增益图：
从以上结果分析得到：
G D η=⨯,其中为η天线的辐射效率。
得：
()
0.0063610
100.985G D η--===。
分析待续、。