Bài giảng Trường điện từ - Bài 14: Nguyên lý bức xạ điện từ & nguyên tố anten - Trần Quang Việt

1 Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Electromagnetics Field Nguyên lý bức xạ điện từ & nguyên tố anten Lecture 14 EE 2003: Trường điện từ L.O.3.2 - Dùng nghiệm của phương trình D’Alembert để giải thích nguyên lý bức xạ điên từ của nguyên tố anten thẳng. EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Hiện tượng bức xạ điện từ (t R/v)dV1 (t)= 4 R V V            V J(t R/v)dV A(t)= 4 R CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Giới thiệu anten ½ sóng EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Giới thiệu nguyên tố anten thẳng z -l/2 +l/2 Im=const l<</2 i(t)=Imcos(t+) i(t) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Tính thế vectơ của nguyên tố anten thẳng V J(t-R/v)dV A(t)= 4 R      ' zd dz a    / 2 / 2 / 2 / 2 '-jI e A= 4 R R zdz a           -j I A e 4 r za r       R       -j L Ie d A= 4 R  EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Tính thế vectơ của nguyên tố anten thẳng Biểu diễn thế vectơ trong hệ tọa độ cầu:   r za  ra  a a       z r z r z za a a a a a a a a a                cos sinz ra a a        I cos sin 4 j r rA e a a r              -jI A e 4 r za r       CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 4EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Tính trường từ của nguyên tố anten thẳng 1 μH = rot A    2 -jβr 2 2 I β j 1 H = sinθ + e a 4π βr β r             I cos sin 4 j r rA e a a r             EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Tính trường điện của nguyên tố anten thẳng 2 -jβr 2 2 I β j 1 H = sinθ + e a 4π βr β r           E =(1/jωε)rot H    3 -jβr r2 2 3 3 3 -jβr θ2 2 3 3 jI β j 1 E =- cosθ + e a 2πωε β r β r jI β 1 j 1 - sinθ - + + e a 4πωε βr β r β r                   CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường ĐT trong miền gần của nguyên tố anten thẳng Miền gần được định nghĩa là: βr<<1 r<< /2  βr 2 2 3 3 1 1 1 ; ~1 βr β r β r je  Với định nghĩa trên ta có: 2 -jβr 2 2 I β j 1 H = sinθ + e a 4π βr β r           2 I sinθ H a 4πr       m 2 I sinθ H = cos ωt+ a 4πr    EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường ĐT trong miền gần của nguyên tố anten thẳng 3 -jβr r2 2 3 3 3 -jβr θ2 2 3 3 jI β j 1 E =- cosθ + e a 2πωε β r β r jI β 1 j 1 - sinθ - + + e a 4πωε βr β r β r                   r θ3 3 jI cosθ jI sinθ E - a - a 2πωεr 4πωεr         m r θ3 I E = sin(ωt+ )(2cosθa +sinθa ) 4πωεr      r θ3 -jI = (2cosθa +sinθa ) 4πωεr    CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 6EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường ĐT trong miền gần của nguyên tố anten thẳng m r θ3 I E = sin(ωt+ )(2cosθa +sinθa ) 4πωεr      m 2 I sinθ H = cos ωt+ a 4πr    Nhận xét: Trường điện từ trong miền gần hầu như không có tính chất lan truyền, sự thay đổi của nguồn ảnh hưởng ngay lập tức tới trường ở điểm khảo sát EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường ĐT trong miền xa của nguyên tố anten thẳng Miền xa được định nghĩa là: βr>>1 r>> /2  2 2 3 3 1 1 1 βr β r β r  Với định nghĩa trên ta có: 2 -jβr 2 2 I β j 1 H = sinθ + e a 4π βr β r            -jβr jI β H = sinθe a 4πr     mI πH= sinθcos ωt- r+ + a 2λr 2             -jβr jI H = sinθe a 2 r      CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường ĐT trong miền xa của nguyên tố anten thẳng 3 -jβr r2 2 3 3 3 -jβr θ2 2 3 3 jI β j 1 E =- cosθ + e a 2πωε β r β r jI β 1 j 1 - sinθ - + + e a 4πωε βr β r β r                   2 -jβ r θ j I β E = sinθ e a 4πω εr     m θ η I π E= sinθcos ωt- r+ + a 2λr 2           -jβ r θ j I E = sinθ e a 2 r       -jβ r θ j I = sinθ e a 2 r      =    EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Trường ĐT trong miền xa của nguyên tố anten thẳng mI πH = sinθcos ωt- r+ + a 2λr 2           m θ η I π E= sinθcos ωt- r+ + a 2λr 2           Nhận xét: Trường điện từ trong miền xa có tính chất lan truyền  sóng điện từ: TEM, sóng cầu ~ sóng phẳng, v=vp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 8EE 2015 : Signals & Systems  Tran Quang Viet – FEEE - HCMUT Tran Quang Viet – F – Electroma etics Field Công suất bức xạ của nguyên tố anten thẳng Định nghĩa: tổng CS điện từ trung bình phát vào miền xa bx r S S P P S P Sd d         2 2 * 2 2 2 1 P Re{ } sin 2 8 m r I E H a r             2 2 2 2 2 bx 2 20 0 P sin sin 8 mI r d d r             2 2 bx mP I 3              Nhận xét:.. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt