天线基础知识：电偶极振子辐射与电磁场表达

本章节主要介绍了天线与电波传播的基础知识，特别是电基本振子的辐射理论。首先，我们探讨了电偶极振子的辐射过程，涉及磁力线和电力线的概念，以及在电基本振子坐标系中的表达。电偶极子在该坐标系下产生的电磁场由复杂的数学公式给出，包括电场和磁场的分量以及它们随空间位置的变化。 重点在于电场表达式中，有如kr、j、e、l等符号的使用，这些代表了不同的物理量和常数。其中，λ表示波长，而r是距离，θ和φ是角度参数。当元天线的长度l满足l<<λ的条件时，其辐射特性得到了简化。 电基本振子的辐射被进一步细分，如电场在不同方向上的衰减、球面波的特性，以及玻印廷矢量的引入，它反映了电磁能量的传播方向和能量密度。远区电磁场分析强调了当kr>>1且r>>λ/2π时，场的瞬时值表达式，其中球面波是一种重要的辐射模式，其相位中心在球心。 此外，章节还讨论了波阻抗的概念，它是电磁波在自由空间中传播的特性参数，对方向性辐射有着重要影响。辐射场的特点之一是具有方向性，这体现在方向图中，即场强在不同方向上的强度分布。电基本振子的方向图描绘了电磁场在E平面上的分布情况，这是理解天线辐射性能的关键。 整个章节涵盖了从基本概念到实际应用的重要内容，适合学习者深入理解天线工作原理和电波传播规律。对于后续章节，这将是一个坚实的基础，对于设计和分析无线通信系统中的天线至关重要。