Bài giảng Bức xạ của Dipole điện

- - -    - - - BÀI GIÀNG: Bức xạ của Dipole điện 1Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole điện ( ) ( ) , , sin sin 0 Rjk i ie e V e e e z z z e e e z e G J e dV G G i I li G G I l G rr q j q j q j q q = Þ = = ì = - = -ïÞ í =ïî ò r rr r r r r - Khái niệm Dipole điện - Hàm bức xạ sin 4 0 jkR ejk eE WI l i R E q q j q p -ì =ï í ï =î r r r - Trường bức xạ z z x y Ri r ij r iq r q j 2 l 2 l- R eI eI 2Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole điện (tt) - Hàm phương hướng 0 sin 4 jkR e H jk eH I l i R q j jqp - ì = ï í =ï î r r r ( ), sine ef WG i WI l iq q qq j q= = - r r r ( ), sinef W I lq j q= . sin 2 . sin 2 jkR e jkR e e WI lE j i R e I lH j i R q q j j q l q l - - ì =ïï í ï =ïî r r r r ( ) ( ) , sin , F F const q j q j q q j ì =ï í =ïî 3Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole điện (tt) - Cấu trúc trường - Nhận xét: Phân cực Mặt phẳng E, mặt phẳng H - Đồ thị bức xạ Trường điệnTrường từ Mặt phẳng E Mặt phẳng H z q y j x 4Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole điện (tt) - Công suất bức xạ q j dj dq Ie x z y dS 2 0 1 2bx tb dP dS E dS W = P = 22 2 00 0 2 2 2 20 3 0 0 2 22 sin 2 sin 4 3 40 bx e e e E P R d d W W I Wl ld I lI p p p q q j p p q q l l p l = æ ö æ ö= =ç ÷ ç ÷ è ø è ø æ ö= ç ÷ è ø ò ò ò 5Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole điện (tt) - Điện trở bức xạ 2 0 2 3 e bx lR Wp l æ ö= ç ÷ è ø - Điện trở tổn hao 2s R wm s = 2 sR ap 2 2 2 2 2 1 1 2 2 4 2 l e e es s th th l R RP I dz I l R I a ap p - = = =ò Điện trở bề mặt Điện trở trên một đơn vị chiều dài Công suất tổn hao 6Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole điện (tt) - Điện trở tổn hao - Hiệu suất của anten 2 s th RR l ap = bx bx A bx th bx th P R P P R R h = = + + - Hệ số hướng tính ( ) ( ) 2 2 2, 2 3, sin 2bx E R D WP q f p q j q= = 7Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole từ ( ) ( ) , , sin sin 0 Rjk i im m V m m m z z z m m m z m G J e dV G G i I li G G I l G rr q j q j q j q q = Þ = = ì = - = -ïÞ í =ïî ò r rr r r r r - Khái niệm Dipole từ - Hàm bức xạ - Trường bức xạ z z x y Ri r ij r iq r q j 2 l 2 l- R mI mI 0 sin 4 jkR m E jk eE I l i R q j jqp - ì = ï í = -ï î r r r 8Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole từ (tt) - Hàm phương hướng ( ), sinm mf G i I l iq q jq j q= = r r r ( ), sinmf I lq j q= ( ) ( ) , , sin F const F q j q j q j q ì =ï í =ïî 0 sin 4 0 jkR mjk eH I l i W R H q q j q p -ì =ï í ï =î r r r sin 2 sin 2 m jkR m jkR jI l eE i R jI l eH i W R j j q q q l q l - - ì = -ïï í ï =ïî r r r r 9Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole từ (tt) Hq Im Eq Ie Hj Ie Im EjHq Ej 10 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole từ (tt) - Đồ thị bức xạ - Nhận xét: Phân cực Mặt phẳng E, mặt phẳng H Đồ thị bức xạ Độ lớn trường bức xạ do dòng từ và điện kích thích Trường từTrường điện - Cấu trúc trường Mặt phẳng H Mặt phẳng E z q y j x 11 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole từ (tt) - Công suất bức xạ q j dj dq Im x z y dS 2 0 1 2bx tb dP dS E dS W = P = 2 2 03 m m bx lP I W p l æ ö= ç ÷ è ø 12 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của Dipole từ (tt) - Điện dẫn bức xạ 2 2 2 0 0 1 2 2 3 e m m m m bx bx bx bx RlP I G G W W p l æ ö= Þ = =ç ÷ è ø - Hệ số hướng tính ( ) ( ) 2 2 2, 2 3, sin 2bx E R D WP q f p q j q= = 13 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố - Khái niệm vòng điện nguyên tố - Dòng kích thích x y z ( ), ,M R q j e vI e xI e yI ai r Ri r q j f dl e e e e v x x y y zI I i I i I i= + + r r r r sin cos 0 e e x v e e y v e z I I I I I f f ì = - ï =í ï =î 14 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố (tt) - Hàm bức xạ s in co s 0 R a R a jka i ie e x x v l jka i ie e y y v l e z G i I e d l G i I e d l G f f ì = - ï ïï =í ï ï =ïî ò ò r r r r r r r r r ! ! cos sin cos sin sin sin cos a x y R x y z i i i i i i i f f j q j q q ì = +ï í = + +ïî r r r r r r rVới 15 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố (tt) Suy ra ( ) ( )sin cos cos cos sin sin sin sin sin cos a R a R jkajkai i i i e dl e adq f j f j q f j q q f j f- = + = - = r r r r ( ) ( ) 2 sin cos 0 2 sin cos 0 sin cos jkae x x v jkae y y v G i I a e d G i I a e d p q f j p q f j f f f f - - ì = -ï ï í ï =ïî ò ò r r r r 16 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố (tt) Do tính đối xứng, nên trường không phụ thuộc vào tọa độ j ( ) ( ) 2 sin cos 1 0 0 cos 2 sin e jkae e e e y v v G G G i I a e d jI aJ ka i q p q f j j j jf f p q - ì = ï í = = =ï î ò r r r r r Với là hàm Bessel bậc 1( ) cos1 0 cosjxjJ x e d p f f f p = - ò khi x << 1 thì J1(x) » x/2 17 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố (tt) - Trường bức xạ 0 12 sin 2 e e e v G G jI a ka i q j jp q ì = ï í =ïî r r r 2 2 2 2 0 sin 4 sin 4 0 e jkR v e jkR v E k WI eE a i R k I eH a i R H q j j q q j p q p p q p - - ì = ï í =ï î ì = -ï í ï =î r r r r r r 18 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố (tt) - Nhận xét: Phân cực Hệ số hướng tính Cấu trúc trường Iev Ej Hq q z x y xj Trường từTrường điện Vòng điện 19 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng điện nguyên tố (tt) - Công suất bức xạ 2 22 3 2 3 2 0 02 2 4 4 3 3 e e bxv v v a SP W I W Ipp p l l æ ö æ ö= =ç ÷ ç ÷ è øè ø - Điện trở bức xạ 2 3 02 2 2 8 3 bxv bxv e v P SR W I p l æ ö= = ç ÷ è ø - Đồ thị bức xạ Mặt phẳng H Mặt phẳng E z q y j x 20 Telecommunications Program AntenQ= + Bức xạ của vòng từ nguyên tố - Khái niệm vòng từ nguyên tố - Dòng kích thích x y z ( ), ,M R q j m vI m xI m yI ai r Ri r q j f dl m m m m v x x y y zI I i I i I i= + + r r r r sin cos 0 m m x v m m y v m z I I I I I f f ì = - ï =í ï =î 21 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng từ nguyên tố (tt) - Hàm bức xạ s in co s 0 R a R a jka i im m x x v l jka i im m y y v l e z G i I e d l G i I e d l G f f ì = - ï ïï =í ï ï =ïî ò ò r r r r r r r r r ! ! cos sin cos sin sin sin cos a x y R x y z i i i i i i i f f j q j q q ì = +ï í = + +ïî r r r r r r rVới 22 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng từ nguyên tố (tt) Suy ra ( ) ( )sin cos cos cos sin sin sin sin sin cos a R a R jkajkai i i i e dl e adq f j f j q f j q q f j f- = + = - = r r r r ( ) ( ) 2 sin cos 0 2 sin cos 0 sin cos jkam x x v jkam y y v G i I a e d G i I a e d p q f j p q f j f f f f - - ì = -ï ï í ï =ïî ò ò r r r r 23 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng từ nguyên tố (tt) Do tính đối xứng, nên trường không phụ thuộc vào tọa độ j ( ) ( ) 2 sin cos 1 0 0 cos 2 sin m jkam m m m y v v G G G i I a e d jI aJ ka i q p q f j j j jf f p q - ì = ï í = = =ï î ò r r r r r Với là hàm Bessel bậc 1( ) cos1 0 cosjxjJ x e d p f f f p = - ò khi x << 1 thì J1(x) » 1/2x 24 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng từ nguyên tố (tt) - Trường bức xạ 0 12 sin 2 m m m v G G jI a ka i q j jp q ì = ï í =ïî r r r 2 2 2 2 0 sin 4 sin 4 e jkR v e jkR v k I eE a i R k I eH a i W R q q j j p q p p q p - - ì =ïï í ï = ïî r r r r - Đồ thị bức xạ Mặt phẳng E Mặt phẳng H z q y j x 25 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của vòng từ nguyên tố (tt) - Nhận xét: Phân cực Hệ số hướng tính Cấu trúc trường - Công suất bức xạ 2 22 3 2 3 2 2 2 0 0 4 1 4 1 3 3 m m m bxv v v a SP I I W W p p p l l æ ö æ ö= =ç ÷ ç ÷ è øè ø - Điện dẫn bức xạ 2 3 2 2 2 0 0 2 8 1 3 m m bxv bxv bxv m v P RSG I W W p l æ ö= = =ç ÷ è ø Trường điệnTrường từ Vòng từ 26 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguyên tố bức xạ hổ hợp z x y Ri r ij r iq r q j R e xI m yI - Khái niệm nguyên tố bức xạ hổn hợp - Hàm bức xạ 0 m y e x I a W I = e e e x x x m m m y y y G G I li G G I li ì = =ï í = =ïî r r r r r r 27 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguyên tố bức xạ hổ hợp (tt) Đổi hệ trục tọa độ cos cos cos cos sin sin sin cos sin cos cos cos e e e x x e e e x x m m m y y m m m y y G G I l G G I l G G I l G G I l q j q j j q j q j j j q j q j j ì = =ï í = - = -ïî ì = =ï í = =ïî ( ) ( ) 0 0 cos cos 4 sin 1 cos 4 jkR e x jkR e x jk eE W I l a i R jk eE W I l a i R q q j j j q p j q p - - ì = - +ïï í ï = +ïî r r r r - Trường bức xạ 28 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguyên tố bức xạ hổ hợp (tt) - Hàm phương hướng Xét khi a = 1 ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0 , cos cos , sin 1 cos e x e x f W I l a i f W I l a i q q j j q j j q q j j q ì = +ï í = - +ïî r r r r ( ) ( ) ( ) ( ) cos cos , 1 sin 1 cos , 1 a F a a F a q j j q q j j q q j ì + =ï +ï í +ï =ï +î r r ( ) { } 22 2 2 2 2 max cos 1, 2 m m m m m f f F f f q j q j q q j + +æ ö= = ç ÷+ è ø 29 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguyên tố bức xạ hổ hợp (tt) - Hệ số hướng tính ( ) ( ) max 2 2 22 0 0 0 0 4 16 , sin 1 cos sinm D F d d d d p p p p p p q j q q j q q q j = = +ò ò ò ò ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 22 max 2 2 0 0 4 , 3, , 1 cos 4 , sin m m m F D D F F d d p p p q j q j q j q q j q q j = = = + ò ò 30 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguyên tố bức xạ hổ hợp (tt) - Đồ thị phương hướng y x z q z - Nhận xét: Hướng bức xạ Độ lớn hệ số hướng tính 31 Telecommunications Program Anten + Bức xạ của nguyên tố bức xạ hổ hợp (tt) - Nguyên tố bức xạ mặt (nguyên tố Huygen) nr e xI r m yI r xxx yyy zzz dx dy Et r Ht r e sJ r m sJ r ( ) ( ) e S x m S y J n H H i J n E E i t t t t ì = ´ =ï í = - ´ =ïî r r rr r r rr e x x m y y I H d y i I E d x i t t ì =ï í =ïî r r r r