Chapter 7 Antennas 笔记

在本章中，我们将回顾有意天线的基础知识。这将提供计算产品附近的电磁场水平的能力，用于确定其对干扰的敏感性。将讨论用于验证法规遵从性的天线。对有意天线的分析还可以帮助我们了解无意天线的辐射能力，这正是我们试图最小化或防止的辐射能力。

1. 基本偶极天线

一般情况下，通过对天线表面的电流分布的积分能获得辐射电场和磁场。在这一章会对一些简单的天线进行研究，因为他们的在远处的辐射场和其他实际的天线的辐射场类似。

1.1. 电偶极子

电偶极子由长度为 的无穷小电流元件组成。我们假设其携带的相量电流 在沿元件长度的所有点上都具有相同的幅度和相位。

通常用球坐标系描述天线，因为从远距离天线辐射的波是球面波。该坐标系中点的位置由到该点的径向距离 ，从 轴到该点的径向线的仰角 ，以及在 平面上的投影与 轴之间的方位角 来描述。

正交单位向量 指向这些坐标值增加的方向。

1.1.1. 一般情况分析

磁场强度矢量的分量变为，

电偶极子磁场强度矢量方向角分量

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同样有电场强度矢量，

电偶极子电场强度矢量径向分量计算式

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电偶极子电场强度矢量仰角分量计算式

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电偶极子电场强度矢量方向角分量计算式

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有自由空间阻抗为 ，

自由空间波阻抗计算式

为真空磁导率常数； 为真空介电常数

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1.1.2. 远场情况

但是我们更加关心的是对远场的电偶极子的分析。在远场的时候， 可以被忽略。因此对于磁场强度分量和电场强度分量，可以简化为以下两个公式，即只用考虑磁场矢量的方向角分量和电场矢量的仰角分量

远场条件下电偶极子磁场强度矢量方向角分量计算式

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电偶极子远场条件下电场强度矢量仰角分量计算式

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此时的波阻抗为，

远场电偶极子波阻抗计算式

为自由空间的波阻抗。

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1.1.3. 近场情况

在近场情况下，则是公式中的 和 两项起主导作用。

在近场情况下，如果有 ，那说明

• 通常有两个以上的电场和磁场
• 非 0
• 波阻抗
• 此时的近场为高阻抗场或者电场

如果有 ，这对应于过渡场条件或近场和远场之间的边界。

1.2. 磁偶极子

假设有一个半径为 的小磁环，其磁偶极矩为

1.2.1. 一般情况分析

磁偶极子的磁场矢量和电场矢量为，

1.2.2. 远场分析

和电偶极子类似的情况，电场只用考虑方向角分量，磁场则是考虑仰角分量。

1.2.3. 近场分析

对于磁偶极子，其近场阻抗则是

2. 近场与远场的边界条件