天线辐射的方向特性 一实验目的 1、理解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向图及其相关参数有 一定的认识。 2、测定右手螺旋天线的方向特性。 二实验仪器 ①旋转天线盘；②喇叭形天线；③微波吸收器；④右手螺旋天线；⑤波导式天线；⑥计算机及测试软件。 三实验原理 辐射方向图： 任何实用天线的辐射都具有方向性，通常将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表示出来，这种曲线图被称之为天线的辐射方向图； 方向图函数： 将离开天线一定距离R 处的天线远区的辐射场量与角度坐标间的关系式称为天线的方向图函数，记为|F(θ,φ)|。电流元的远区辐射场量在相同距离R的球面上不同方向的各点，场强是不同的，它与|sinθ|成正比，因此，电流元的方向图函数，记为|F(θ, φ)| =| F(θ)| = |sinθ|。 为了画出电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像
汽车轮胎。如图1（a）所示。天线的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个平面内的方向图，即E面和H面方向图。电流元E面的方向图处于子午面，即电场分量Eθ所处的平面内的方向图，故称为E面方向图，H面方向图处于赤道面内，即与磁场分量Hφ平行的平面内的方向图，故称为H面方向图。 (a) 立体方向图；(b) E面方向图；(c) H 面方向图 图1 电流元的方向图 二维平面方向图可以在极坐标系中绘制，也可以在直角坐标系中绘制，但在极坐标系中绘制的方向图较为直观，因此较为常用。在极坐标系中绘制的电流元的E面和H面方向图如图1(b)T和（c）所示。显然，E面方向图关于电流元的轴线呈轴对称分布，在θ=90?方向出现最大值“1”，其他方向上按矢径作出，而在轴线（θ=0?和θ=90?）上其值为零。在H面（θ=90?）上，各方向场强均相同，故其方向图是一个单位圆，这样，将E面方向图绕电流元的轴线旋转一周，即可得到电流元的立体方向图。 而天线设计是用来有效辐射电磁能的一种装置，实际中没
研究简谐振动的电偶极子电场 【摘 要】本文首先对振动性偶极子电场的物理模型进行简要的分析并推导出其电场线方程，然后利用数学软件Matlab 对隐函数直接作图的功能作出其电场线的演化进程图像，并用Matlab 动画模拟其电场线辐射过程，最后结合图像和动画对了振动性偶极子电场进行具体的分析，得出结论。特别是，文中清楚地模拟了部分不闭合电场线“分裂”出闭合电场线的过程，这在一般论文和教材中较为少见。 【关键字】振动性偶极子(振荡电偶极子 偶极振子)；Matlab ；作图；动画；感应电场；库仑电场 1． 引言 振动性偶极子是电磁波辐射理论的基础，对其电场辐射情况的研究具有重要的意义。但由于振动性偶极子电场的概念抽象，理论计算过程又十分复杂，推导和掌握需要较深的数学基础，而图形绘制也要考虑诸多因素，极其繁琐，致使这方面的研究较为困难。使用Matlab 则可以轻松地应对这些问题，它能够针对振动性偶极子电场的各个参量变化时的特点快速地绘制出其电场线图像。在图形的帮助下，就很容易对其电场进行简明而清楚的分析。 2． 物理模型 2．1振动性偶极子的电场 设振动性偶极子的电矩为 0cos x P e P t ω= 采用球坐标可得到在任意时刻t ，空间任意处r 的辐射电场[4]： 3032 0211cos cos()cos()4()()2r P k E t kr t kr kr kr πθωωπε?? =-+-+???? 30320111sin []cos()cos()4()()2P k E t kr t kr kr kr kr θπθωωπε??=--+-+???? （2-1） 0=?E 上式中k c ω = 。 在kr>>l 的远区，库仑电场比感应电场弱得多，故远区的电场以感应电场为主导。而在 kr< 差模辐射辐射抑制辐射干扰和辐射抗扰性环路面积电流大 小在信号线PCB设计中的分析 标签: 环路面积辐射抑制信号线辐射干扰电流大小谐波测量电磁特性 反射 (浏览 12次 ID:1340805) 差模辐射和辐射抗扰性在PCB设计中的分析 在印制电路板设计阶段进行电磁兼容性(EMC)设计非常重要。分析了引起数字差模辐射干扰的原因，提出了印制电路板设计中相关问题的解决方法，介绍了较好的元器件布置及地线、电源线和信号线的设计。 关键词：差模辐射；电磁干扰；印制电路板 引言 随着现代电子科技的发展，芯片的高速化和集成化，促使各种电子设备系统内外的电磁环境愈加复杂，对电路板设计中的电磁兼容技术要求更高。。电磁兼容辐射干扰问题主要来自电路中的电流突变产生的磁场变化或电压突变产生的电场变化。差模辐射作为辐射干扰源的一种，是由电路中传送电流的导线所形成的环路产生的，。这些环路相当于可产生磁场辐射的小型天线。尽管电流环路是电路正常工作所必需的，但为了限制辐射发射，必须在设计过程中对环路的尺寸与面积进行控制。印制电路板是构成数字电子设备的基础，。为保证它的电磁兼容性，布线和设计应使得板上各部分电路相互间无干扰，。对外的辐射发射尽可能降低达到有关标准的要求。 差模辐射 差模辐射的情况可以用一个小型环状天线来模拟，如图1所示。对于一个环路面积为A，电流为I的小型天线，在自由空间中距离r处(远场区)测量到的电场E 的大小表示为: 上式中电场强度E的单位是V?m，频率f的单位是Hz，面积A的单位是m2，电流I的单位是A，距离r的单位是m。式(1)中的第一项是个常量，代表传输介质的特性，第二项定义了辐射源的特性，也就是环状天线的特性;第三项则描述了从辐射源向远处传播时的衰减特性;最后一项表示的是测量天线以辐射平面为参考的角度方向。式(1)适用于自由空间中的小型环状天线，但大多数电子产品的辐射测量都在地平面上的开阔场地进行，过多的地面反射可能使辐射发射的测量结果变大，最大可达6dB。因此，计算时公式(1)必须乘以修正系数2。假设所有反射的方向相同，对地面反射进行校正，可将式(1)重写为: 式(2)表明，辐射发射大小与电流I、信号频率f的平方以及环路面积A成正比。 实验报告：天线辐射的方向特性 一、实验题目： 天线辐射的方向特性 二、实验目的： 1 理解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向图及其相关参数有一定的认识。 2 测定右手螺旋天线的方向特性。 三、实验仪器: 旋转天线盘、喇叭形天线、微波吸收器、右手螺旋天线、波导式天线、计算机及测试软件。 四、实验原理： 任何实用天线的辐射都具有方向性，通常将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表示出来，这种曲线图被称之为天线的辐射方向图；而将离开天线一定距离R 处的天线远区的辐射场量与角度坐标间的关系式称为天线的方向图函数，记为|F(θ,φ)|。电流元的远区辐射场量在相同距离R的球面上不同方向的各点，场强是不同的，它与|sinθ|成正比，因此，电流元的方向图函数，记为|F(θ, φ)| =| F(θ)| = |sinθ|。为了画出电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像汽车轮胎。如图1（a）所示。天线的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个平面内的方向图，即E面和H面方向图。电流元E面的方向图处于子午面，即电场分量Eθ所处的平面内的方向图，故称为E面方向图，H面方向图处于赤道面内，即与磁场分量Hφ平行的平面内的方向图，故称为H面方向图。 (a) 立体方向图； (b) E面方向图； (c) H面方向图 图1 电流元的方向图 二维平面方向图可以在极坐标系中绘制，也可以在直角坐标系中绘制，但在极坐标系中绘制的方向图较为直观，因此较为常用。在极坐标系中绘制的电流元的E面和H面方向图如图1(b)T和（c）所示。显然，E面方向图关于电流元的轴线呈轴对称分布，在θ=90?方向出现最大值“1”，其他方向上按矢径作出，而在轴线（θ=0?和θ=90?）上其值为零。在H 面（θ=90?）上，各方向场强均相同，故其方向图是一个单位圆，这样，将E面方向图绕电流元的轴线旋转一周，即可得到电流元的立体方向图。而天线设计是用来有效辐射电磁能的一种装置，实际中没有一种天线能在空间中任何方向辐射，故研究其辐射的方向性可以更好的了解天线特性。 天线的方向图及其有关参数 任何实用天线的远区辐射场都是随空间的位置而变化的，因此在球坐标系中（见图2所示）天线至场点距离r处的远区辐射场量只是角度θ，φ的函数，这个函数就是方向图函数F (θ, φ ) ，通常将方向图函数关于最大值 F max(θ,φ)进行归一化的函数称为归一化方向图函数，记为F(θ, φ) /F max(θ, φ)。按归一化方向图函数绘制的方向图称为天线的归一化方向图。显然，图3中示出的电流元E面和H面方向图也是归一化的方向图（因为其最大辐射方向上的最大值为1）。 图2电流元的电磁场图3 天线方向图的波瓣 1）主瓣宽度 当天线的E面和H面方向图具有如图3所示的多瓣形状时，通常将天线最大辐射方向所在的波瓣称为主瓣，其余瓣称为副瓣（或旁瓣）及后瓣（或尾瓣），在主瓣两侧分别取辐射 1）处的两点，这两点间的夹角功率（场强）等于最大值方向的辐射功率的1/2（场强的 2 称为主瓣半功率点张角，记为(2θ0.5)E，H或(2θ－3dB) E，H，或称半功率波束宽度(或称为主瓣 电偶极子和磁偶极子的对比 目录 1引言 (1) 2定义 (1) 2.1电偶极子的定义 (1) 2.2磁偶极子的定义 (2) 3电偶极子和磁偶极子比较---主动方面 (2) 3.1电偶极子和磁偶极子的场分布 (2) 3.2电偶极子和磁偶极子辐射 (4) 4电偶极子和磁偶极子比较---被动方面 (4) 4.1电偶极子和磁偶极子在外场E和B中的力和力矩 (4) 4.2电偶极子和磁偶极子在外场中的相互作用能 (5) 5应用 (8) 5.1心脏的活动 (8) 5.2赫濨磁偶极子天线 (9) 6结论 (9) 参考文献：................................... 致谢...................................... 电偶极子和磁偶极子的对比 摘要：本文介绍了电偶极子和磁偶极子模型的建立，并对两者在数学表达上的类似和内在结构土的不同所引起的差别作了讨论。这里的关键是通过电偶极子 和磁偶极子各方面的的性质做出了基本论述电偶极子和磁偶极子都是非常实用的物理模型，让同学们更好的认识电磁偶极子非常重要的事。在研究物质电磁性态时，用电偶极子和磁偶极子就能很好地说明极化和磁化现象，在研究电磁辐射时，偶极辐射不论在理论上或实际应用中都十分重要。由于电偶极子和磁偶极 子分别是复杂点体系和次体系的一级近似在数学表达上有不少的类似之处，使得研究更具更利，但应当认识到，这种类似只是形式上的，因为至今尚未有存在磁单极的实验证据，我们在进行类比并由此高清电偶极子和磁偶极子。 关键词：电偶极子；磁偶极子；相互作用力；相互作用能 1引言 电偶极子和磁偶极子都是非常实用的物理模型，让同学们更好的认识电磁偶极子非常重要的事，但数学公式较繁琐，导致初学者在认识上要产生障碍，使得教与学都功倍事半。应用它们往往能将复杂的问题大大简化又不失本质的东西例如，在研究物质电磁性态时，用电偶极子和磁偶极子就能很好地说明极化和磁化现象；在研究电磁辐射时，偶极辐射不论在理论上或实际应用中都十分重要由于电偶极子和磁偶极子分别是复杂电体系和磁体系的一级近似，，在数学表达上有不少类似之处，使得研究更具便利，但是应当认识到，这种类似只是形式上的，因为至今尚未有存在磁单极的实验证据，现有电磁理论的电磁对称是破缺的，所以我们在进行类比时要时刻记住偶极模型的根源，并由此搞清电偶极子 和磁偶极子的差别。研究电偶极子与磁偶极子在生活中的实际应用，围绕其性质及作用，进行科学性研究论述！ 2定义 2.1电偶极子的定义 一个实体，它在距离充分大于本身几何尺寸的一切点处产生的电场强度都和一对等值异号的分开的点电荷所产生的电场强度相同。 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I是两点电荷之间的距离，I 和P的方向规定由一q指向+ q。 第三章 信道、干扰与目标特性 3.1 水声信道特性 3.1.1 稳定单途信道－自由空间的传播 在理想介质自由空间中，信号传输过程如果用一网络来表示，则其脉冲响应为 ()()0τ-τδ=τh （3.1.1） 而传输函数为 ()0ωτ-=ωe H （3.1.2） 式中0τ为发射点至接收点的传播时间。 在实际海洋中，由于各个频率的吸收系数不同，高频衰减比低频衰减要大的多，传输函数的模()ωH 不在等于1，而是随着频率的增高而衰减，这时脉冲响应也不在是δ脉冲，而是有一定宽度的，其展宽程度与距离等因素有关。 3.1.2 稳定多途信道－海底、海面反射以及声速梯度引起折射产生的影响 实际海洋不可能是一个自由空间，它存在着海面和海底两个界面。由于温度、盐度和静压力的影响，海洋中不同深度声速是不同的，存在着声速垂直分布，这就会使声波产生折射。上下边界的反射和在水中的折射使得实际海洋信道不是单途径信道而是多途径信道。如果我们把海洋看成是一个具有平滑的上下边界的分层不均匀介质，声波在其中传播将产生稳定的多途信号。在已知声速－深度分布曲线时，可用射线理论或简正波理论来预测多途结构。 图3.1.1分别给出相应的多途信号的理论预测图和实际图。 图3.1.1 多途信号的理论预测图和实际图 图3.1.2 a 给出存在跃层时浅海传播的多途结构；b 给出相应的多途信号。图中给出了声源和接收点同在跃层上和分别在跃层上下的两种情况。 图3.1.2 ( a) 存在跃层时浅海传播的多途结构 (b) 相应的多途信号 稳定多途信号用网络来表示时，其脉冲响应可用如下形式来表示： ()()∑= τ-τδ=τh i （3.1.3） 式中i τ为各个途径信号的时延值。 传输函数为 ()e A H ωτ-= ∑=ω （3.1.4） 由于多途信号间的干涉，()ωH 随频率变化有起伏。 3.1.3 时空变信道 (1) 随机时变信道－随机起伏海面、粗糙海底、不均匀介质产生的影响 由于海面是随机起伏，海底是粗糙不平的，海水存在着宏观的分层不均匀，微观的随温度起伏、湍流、涡流、内波等因素的影响，使得多途信道不是稳定的而是随机时变的，这时脉冲响应函数应该是时间的随机函数。一个实际信道的脉冲响应可表示为 matlab结题报告(电偶极子的辐射场) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电偶极子的辐射场 背景与意义： 对于一个带电体来说，如果正负电荷呈电偶分布，正、负电荷的重心不重合，那么讨论这种带电体的电场时，可以把它模拟成两个相距很近的等量异号的点电荷+q 和?q ，这样的带电系统称为电偶极子。实际生活中电偶极子的例子随处可见，例如，在研究电解质极化时，采用重心模型描述后电解质分子可等效为电偶极子；在电磁波的发射和吸收中电子做周期性运动形成振荡电偶极子；生物体所有的功能和活动都以生物电的形式涉及到电偶极子的电场等，当天线长度l 远小于波长时，它的辐射就是电偶极辐射。因此，研究电偶极子在空间激发的电场问题具有重要意义。我们主要讨论宏观电荷系统在其线度远小于波长情形下的辐射问题。 基本内容介绍： 1. 计算辐射场的一般公式 A B ??= (1) B k ic E ??= （2） 其中 (3) 若电流J 是一定频率的交变电流，有 (4) 代入（3）式得 ， （5） 式中 为波数。令 有 ')'(π4μ)(0dV r e x J x A V ikr ?= （6） 2. 失势的展开 在失势公式（6）中，存在三个线度：电荷分布区域的线度l ，它决定积分区 的大小；波长 以及电荷到场点的距离r 。我们研究分布于一个小区域的电流所产生的辐射。所谓小区域是指它的线度远小于波长 以及观察距离r ，即 λ< 电偶极子得辐射场 背景与意义: 对于一个带电体来说,如果正负电荷呈电偶分布,正、负电荷得重心不重合,那么讨论这种带电体得电场时,可以把它模拟成两个相距很近得等量异号得点电荷+q 与?q,这样得带电系统称为电偶极子。实际生活中电偶极子得例子随处可见，例如,在研究电解质极化时,采用重心模型描述后电解质分子可等效为电偶极子;在电磁波得发射与吸收中电子做周期性运动形成振荡电偶极子；生物体所有得功能与活动都以生物电得形式涉及到电偶极子得电场等,当天线长度l远小于波长时,它得辐射就就是电偶极辐射。因此,研究电偶极子在空间激发得电场问题具有重要意义。我们主要讨论宏观电荷系统在其线度远小于波长情形下得辐射问题。 基本内容介绍: 1.计算辐射场得一般公式 （1） (2) 其中 （3) 若电流J就是一定频率得交变电流，有 (4) 代入(3)式得 （5) 式中为波数。令 有 (6) 2.失势得展开 在失势公式(6)中，存在三个线度:电荷分布区域得线度ｌ,它决定积分区 得大小;波长以及电荷到场点得距离ｒ。我们研究分布于一个小区域得电流所产生得辐射。所谓小区域就是指它得线度远小于波长以及观察距离r,即这种情况下,可以讲失势做展开得 (7） 3.电偶极辐射 我们研究展开式得第一项 （8) 先瞧电流密度体积分得意义。电流就是有运动得带电粒子组成得。设单位体积内有个带电荷为,速度为得粒子,则它们各自对电流密度得贡献为 ,因此 其中求与符号表示对各类带电粒子求与。上式也等于对单位体积内得所有带电粒子得qｖ求与。因此 式中求与符号表示对区域内所有带电粒子求与。但 式中就是电荷系统得电偶极矩。因此 如右图所示,当两个相距为得导体球组成,两个 导体之间由导线连接。当导线上有交变电流I时，两导体上得电荷就交替 变化,形成一个振荡电偶极子。这系统得电偶极矩为 当导线上有电流Ｉ时,Q得变化率为 因而体系得电偶极矩变化率为 (9） 由此可得,(8）式代表振荡电偶极矩产生得辐射 （10) 在计算电磁场时,需要对作用算符。我们只保留1/R 低次项,因而算符不需作用到分母得R上,而仅需作用到因子上,作用结果相当于代换 由此得辐射场 (11) (12） 写成分量形式得 (13) (１4） 电偶极子的辐射场 背景与意义： 对于一个带电体来说，如果正负电荷呈电偶分布，正、负电荷的重心不重合，那么讨论这种带电体的电场时，可以把它模拟成两个相距很近的等量异号的点电荷+q 和?q ，这样的带电系统称为电偶极子。实际生活中电偶极子的例子随处可见，例如，在研究电解质极化时，采用重心模型描述后电解质分子可等效为电偶极子；在电磁波的发射和吸收中电子做周期性运动形成振荡电偶极子；生物体所有的功能和活动都以生物电的形式涉及到电偶极子的电场等，当天线长度l 远小于波长时，它的辐射就是电偶极辐射。因此，研究电偶极子在空间激发的电场问题具有重要意义。我们主要讨论宏观电荷系统在其线度远小于波长情形下的辐射问题。 基本内容介绍： 1. 计算辐射场的一般公式 A B ??=(1) B k ic E ??=（2） 其中 A (x , t)=μ04π J (x , ,t?r c )r V dV , (3) 若电流J 是一定频率的交变电流，有 J x , ,t =J (x , )e ?i ωt (4) 代入（3）式得 A x ,, t =μ04π J (x , )e i (kr ?ωt)r V dV ， （5） 式中k =ω/c 为波数。令 A x ,t =A (x )e ?i ωt 有 ')'(π4μ)(0 dV r e x J x A V ikr ?= （6） 2. 失势的展开 在失势公式（6）中，存在三个线度：电荷分布区域的线度l ，它决定积分区 x , 的大小；波长λ=2π/k 以及电荷到场点的距离r 。我们研究分布于一个小区域的电流所产生的辐射。所谓小区域是指它的线度远小于波长λ以及观察距离r ，即 λ< 程智科技股份有限公司教育训练手册 ?类别：电磁干扰（EMI） Electromagnetic Interference ?课目：辐射干扰测试（RE）－信息技术设备类 Radiated Emission Test ?适用范围：EMC测试工程师－助理工程师 发行单位：管理中心 发行日期：2008-00-00 档案编号：TM-EMI-02-01 版本：1.0 1 目的： 为使隶属本公司EMC测试助理工程师，在最短时间内对辐射干扰测试，能有最基本的操作执行能力。 2 内容大纲： 3 信息技术设备类（I.T.E.）产品概述及常用标准： 4 辐射干扰－电磁辐射干扰测试： 4.1 测试目的： 为防止待测物本身产生电磁波透过空气（空间）散布而造成其它设备产生错误动作。此测试为 确保待测物在运作当中，仍然持续符合限制位准之需求。 4.2 测试设备：（须符合CISPR16之规定） 4.2.1 （Test Receiver） 需具备Peak、Quasi-Peak及Average之测量功能者，方可做为Final Reading使用， 否则仅可用于Pre-Scan。 4.2.2 （Electric Antenna） ◆30MHz ~ 1000MHz须符合 ANSI C63.2 和 CISPR 16 所规定之平衡式偶极天线 （Balanced Dipole）。在量测 80MHz ~ 1000MHz 时，天线长度必须调整到待测 频率的半波长。在量测低于80MHz 时，天线长度必须调整为80MHz 的半波长， 此时应以相对应的校正参数修正之。 ◆30MHz ~ 2000MHz 须符合 ANSI C63.2 和 CISPR 16 所规定之宽频天线 （Broadband Antenna），量测时需以对应的校正参数修正之。 ◆1GHz ~ 40GHz 须符合 ANSI C63.2 和 CISPR 16 所规定之天线， 如 Horn Antenna。 4.2.3 Turn Table） 总高度为 80cm，旋转平台须可作 360 度水平旋转并随时与参考接地面有效接地，旋 转平台最好为 Remote Controllable 且平台中心应开一孔以供受测系统之电源及连接 电缆线使用。 4.2.4 Antenna Tower） 线于 1 ~ 4m（天线中心与接地面之距离）之高度间自由移动，天线固定架（Antenna Mount）须可使天线做垂直及水平极性之变换， 天线架金属部份（驱动马达）需接地于 Ground Plane。 目录 第2章电磁辐射及物体的波谱特性 (1) §2.1电磁辐射 (1) 2.1.1 电磁辐射的本质 (1) 2.1.2 电磁波谱 (3) 2.1.3 电磁辐射的产生 (8) 2.1.4 电磁辐射的基本性质 (10) §2.2电磁辐射与物体的相互作用 (13) 2.2.1 电磁辐射的反射 (13) 2.2.2 电磁辐射的发射 (15) 2.2.3 物体的波谱特性 (19) §2.3电磁辐射的大气传输 (26) 2.3.1 地球大气概况 (26) 2.3.2 大气传输特性 (27) 2.3.3 大气透射和大气窗口 (29) 第2章电磁辐射及物体的波谱特性 电磁辐射是遥感的能源，是传感器与远距离目标联系的纽带。遥感的本质是通过探测器接收物体或现象反射、发射的电磁辐射信息，进而转变成影像或磁带。所以我们要应用遥感技术，首先必须了解电磁辐射的基本性质，及其物体的波谱特性。 §2.1 电磁辐射 2.1.1 电磁辐射的本质 电磁辐射是自然界中以“场”的形式存在的一种物质，现代物理学的研究证明，电磁辐射具有两重性：波动性与粒子性。也就是说，电磁辐射是一种高速运动的粒子流，在空间的传播具波动性。 1 电磁辐射的波动性 波是振动在空间的传播，电磁辐射是振源发出的电磁场在空间的传播。电磁学理论指出：在空间某区域有变化电场，那么在其邻近区域内将引起变化磁场；同样，有变化磁场也会在其邻近区域内引起变化电场。它们相互激发形成统一的电磁场，变化的电场与磁场的交替产生，使电磁场传播到很远的区域。电磁场在空间以一定速度由近及远的传播过程，实质上就是电磁辐射，它具有波动的特性，所以又称为电磁波。 图2-1 电磁波—横波 麦克斯韦尔把电磁辐射抽象为一种以速度v在介质中传播的横波，振动着的是空间里的电场强度矢量E和磁场强度矢量H，其振动方向垂直于前进方向，如图2-1，且同一点的E和H相互垂直，变化位相相同。这种关系可用下列方程组表达： 辐射干扰的测试，是检验受试设备通过空间传播的辐射干扰场强。按标准要求应在开阔场地或半电波暗室进行。然而，符合要求的开阔场很难找到，故一般多在屏蔽电波暗室内测试。测量主要采用天线法和诊断法。 1、天线法 天线法是将辐射干扰信号通过测量天线接收，由同轴电缆传送到测量接收机，并测出干扰电压，再加上天线系数，即得到所测量的场强值。 测量所需的主要设备有测量接收机（或频谱分析仪）、测量天线及予放大器等。利用HP-84110B予测试系统以天线法测试辐射干扰的配置及连接，如图4－3－4所示。 测量要点： 1）辐射干扰的测量受环境的影响较大。而予相容测试的场地条件又不可能完全符合要求，因此，要特别注意对环境电平的监测。测试前，先切断EUT(被测设备)电源，对所关心的频段进行扫描，检查环境电平是否低于极限值6dB。在测试中要能分辨是环境的干扰信号还是EUT的辐射干扰； 2）根据测试的不同要求，在频谱仪上进行正确的配置扫描间隔、天线系数和极限线等；3）不同的测试频段，应选用不同的天线，如在25HZ-100KHZ频段内测量磁场辐射时，需要采用环形磁场接收天线；对于电场辐射发射则是在10KHZ-18GHZ频段内进行测量，其间需更换不同的天线（10KHZ-30MHZ选用拉杆天线，20MHz~200MHz选用双锥天线；200MHz~1000MHz 选用对数周期天线，1－18GHZ选用双脊喇叭天线）； 4）不同的标准对测量天线到EUT之间的距离要求不同，如国军标为1m，其它则为3m，10m 或30m等，相应的极限值也不同。 5）由于EUT的辐射不可能是均匀的，所以应找出最强的发射部位(是EUT的前面板还是后面板或缝隙等)； 6）超出极限线的所有信号，仍需进行峰值和准峰值测量(因为标准规定的极限值多建立在准峰值检波方式的基础上)。对超出极限线的EUT发射信号，进行具体分析和诊断，以便排除故障或修改设计。图4-3-5示出了采用CISPR-A-3m标准的极限线情况下，辐射干扰在30MHz~300MHz范围内的频谱特性。 2、诊断法 除了用天线法以远场接收EUT的辐射发射是否超标外，还可用近场探头对EUT的辐射源进行定位或诊断性测试。 EMI的诊断方法很多，现介绍HP-84110B系统用频谱分析仪与近场探头进行诊断测量的方法。 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 +_ l 4L e 0T _ 当T !l 时， #（r ）=l l cOs 64L e 0T 2=p ?e r 4L e 0T 2（1） 电场强度为： E =_"@=e r P cOs 62L e 0T 3+e !P si n 6 4L e 0T 3 （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。 0ct .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。这里主要讨论远区，即T H l 、T H X 时的辐射场。由文献［2］ 知，矢量磁位A （r ）= H 04K T e j aT P （3） 若电偶极子位于球坐标原点，并以p 方向为极轴， 则磁感应强度由B =U >A 得：B =14K E 0c 3T e j aT P ?? >e r =P ?? 4K E 0c 3T e j aT si n !e !（4） 而电场强度： E =c B >e r =P ?? 4K E 0c 2T e j aT si n !e "（5）可见B 沿纬线振荡，磁力线是围绕极轴的圆周，E 沿经线振荡， 电力线是经面上的闭合曲线。电偶极子辐射平均能流密度为： s =12 R e （ E 。>H ）=c 2H 0B 2e r =P ?? 2 32K 2E 0 c 3T 2si n 2G e r （6）由上式知，在G =90 的平面上辐射最强，而沿电偶极矩轴线方向没有辐射，既具有方向性。把s 对球面积分即得辐射功率： P =f s R 2 d O =P ?? 2 32K 2E 0 c 3f si n 2G d O =14K E 0P ?? 23c 3（7）由上式知，若保持电偶极矩振幅不变，则辐射正比于频率的四次方，频率越高，辐射功率越大。而辐射功率与 距离T 无关， 说明电磁场可以传播到无限远，既近区以感应的静电场和稳恒磁场为主，远区以电偶极子辐射场为主（忽略磁偶极子及电四极子的较弱辐射）。 "无限大导体平面附近电偶极子的辐射 在工程上，讨论导体平面或近似导体平面附近电偶极子的辐射具有实际意义，这里以理想的无限大导体平面为例进行讨论。如图3所示，p 表示电偶极矩p 在导体中的镜像，在a H X 时，可不考虑推迟效应，p 与 T e j （aT ~G t ） 210cos O e Z 故远处产生的电磁场为： B =U >A =~G 2 H 010cos O 2K Tc e j （aT ~G t ） si n G e ! E =c B >e r =~G 2H 010cos O 2K T e j （aT ~G t ） si n G e " 平均能流密度： s =c 2H 0B 2 e r =G 4120cos 2O 8K 2E 0c 3T 2si n 2G e r — 3 15—2003年10月 电偶极子的场及辐射 天线辐射的方向特性 25 系07级李雅筝pb07025011 日期：10月17号一：实验目的 1、理解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向图及其相关参数有一定的认识。 2、测定右手螺旋天线的方向特性。 二：实验仪器及相关术语 ①旋转天线盘；②喇叭形天线；③微波吸收器；④右手螺旋天线；⑤波导式天线；⑥计算机及测试软件。术语：偶极子天线；波导式天线；极坐标；右手螺旋天线。 三：实验原理 任何实用天线的辐射都具有方向性，通常将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表示出来，这种曲线图被称之为天线的辐射方向图；而将离开天线一定距离R 处的天线远区的辐射场量与角度坐标间的关系式称为天线的方向图函数，记为|F(θ,φ)|。电流元的远区辐射场量在相同距离R的球面上不同方向的各点，场强是不同的，它与|sinθ|成正比，因此，电流元的方向图函数，记为|F(θ, φ)| =| F(θ)| = |sinθ|。为了画出电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像汽车轮胎。如图1（a）所示。天线的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个平面内的方向图，即E面和H面方向图。电流元E面的方向图处于子午面，即电场分量Eθ所处的平面内的方向图，故称为E面方向图，H面方向图处于赤道面内，即与磁场分量Hφ平行的平面内的方向图，故称为H面方向图。 (a) 立体方向图；(b) E面方向图；(c) H面方向图 图1 电流元的方向图 天线的方向图及其有关参数 任何实用天线的远区辐射场都是随空间的位置而变化的，因此在球坐标系中（见图2所示）天线至场点距离r处的远区辐射场量只是角度θ，φ的函数，这个函数就是方向图函数F (θ, φ ) ，通常将方向 实验八、天线辐射的方向特性4+ 69组11系PB07210397 王凯强 实验目的 1、理解天线辐射的相关原理知识，对天线的方向图及其相关参数有一定的认识。 2、测定右手螺旋天线的方向特性。 相关术语 偶极子天线；波导式天线；极坐标；右手螺旋天线。 实验仪器 ①旋转天线盘；②喇叭形天线；③微波吸收器；④右手螺旋天线；⑤波导式天线；⑥计算机及测试软件。 实验原理 任何实用天线的辐射都具有方向性，通常将天线远区辐射场的振幅与方向间的关系用曲线表示出来，这种曲线图被称之为天线的辐射方向图；而将离开天线一定距离R 处的天线远区的辐射场量与角度坐标间的关系式称为天线的方向图函数，记为|F(θ,φ)|。电流元的远区辐射场量在相同距离R的球面上不同方向的各点，场强是不同的，它与|sinθ|成正比，因此，电流元的方向图函数，记为|F(θ, φ)| =| F(θ)| = |sinθ|。为了画出电流元的辐射方向图，将电流元中心置于坐标原点，向各个方向作射线，并取其长度与场强的大小成正比，即得到一个立体图形，也就是得到电流元的立体方向图，它的形状像汽车轮胎。如图1（a）所示。天线的立体方向图一般较难画出，通常只画出相互垂直的两个平面内的方向图，即E面和H面方向图。电流元E面的方向图处于子午面，即电场分量Eθ所处的平面内的方向图，故称为E面方向图，H面方向图处于赤道面内，即与磁场分量Hφ平行的平面内的方向图，故称为H面方向图。 (a) 立体方向图；(b) E面方向图；(c) H面方向图 图1 电流元的方向图 二维平面方向图可以在极坐标系中绘制，也可以在直角坐标系中绘制，但在极坐 标系中绘制的方向图较为直观，因此较为常用。在极坐标系中绘制的电流元的E面和H面方向图如图1(b)T和（c）所示。显然，E面方向图关于电流元的轴线呈轴对称分布，在θ=90?方向出现最大值“1”，其他方向上按矢径作出，而在轴线（θ=0?和θ=90?）上其值为零。在H面（θ=90?）上，各方向场强均相同，故其方向图是一个单位圆，这样，将E面方向图绕电流元的轴线旋转一周，即可得到电流元的立体方向图。而天线设计是用来有效辐射电磁能的一种装置，实际中没有一种天线能在空间中任何方向辐射，故研究其辐射的方向性可以更好的了解天线特性。 天线的方向图及其有关参数 任何实用天线的远区辐射场都是随空间的位置而变化的，因此在球坐标系中（见图2所示）天线至场点距离r处的远区辐射场量只是角度θ，φ的函数，这个函数就是方向图函数F (θ, φ ) ，通常将方向图函数关于最大值F max(θ,φ)进行归一化的函数称为归一化方向图函数，记为F(θ, φ) /F max(θ, φ)。按归一化方向图函数绘制的方向图称为天线的归一化方向图。显然，图3中示出的电流元E面和H面方向图也是归一化的方向图（因为其最大辐射方向上的最大值为1）。 图2电流元的电磁场图3 天线方向图的波瓣 1）主瓣宽度 当天线的E面和H面方向图具有如图3所示的多瓣形状时，通常将天线最大辐射方向所在的波瓣称为主瓣，其余瓣称为副瓣（或旁瓣）及后瓣（或尾瓣），在主瓣两侧 1）处的两点，分别取辐射功率（场强）等于最大值方向的辐射功率的1/2（场强的 2 这两点间的夹角称为主瓣半功率点张角，记为(2θ0.5)E，H或(2θ－3dB)E，H，或称半功率波束宽度(或称为主瓣宽度)。从极坐标的坐标原点向主瓣的两侧引射线，这两根射线间的夹角称主瓣零点宽度，记为2θ0。 2）副瓣电平 实际天线的方向图往往不止一个副瓣，而是有若干个副瓣。紧靠主瓣的副瓣称为第一副瓣，依次称为第二，三，…，副瓣。为估计天线副瓣的强弱，通常用副瓣电平来表示，定义为任一副瓣的最大值与主瓣最大值之比，并以dB作单位，由于最靠近主瓣的的第一副瓣其电平最高，因此通常对天线的第一副瓣电平提出要求。天线副瓣的差模辐射辐射抑制辐射干扰和辐射抗扰性环路面积电流大小在信号线PCB设计中的分析
天线辐射的方向特性
电偶极子和磁偶极子的对比讲解
第三章 信、干扰与目标特性
matlab结题报告(电偶极子的辐射场)
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TM-EMI-02-01_RE_辐射干扰测试_资讯技术设备类_V10.
电磁辐射及物体的波谱特性
RE辐射干扰测试
电偶极子的场及辐射
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