电偶极子和磁偶极子

什么是电偶极子和磁偶极子

电偶极子，是理论上的一种天线。它假设其是一个无穷小的电流元，长度为dl，电流在整个dl长度中，电流的幅度和相位不会随位置发生变化，只是时间的函数。

与电偶极子相对应的，称之为磁偶极子。它假设其是一个半径为b的电小尺寸(2πb<< span="">λ0/10)小环，其上的电流的幅度和相位也不会随位置发生变化。

一般用球面坐标系来描述天线，因为在离天线很远的地方，从天线辐射出来的波是球面波。

电偶极子和磁偶极子的电磁场辐射表达式

上面的场分布是完整的场分布表达式，相当复杂。幸运的是，我们大多数时候，关注的是远场分布。在近场区域，1/r2和1/r3起主导作用，但是当距离变远时，1/r2和1/r3和相比作用变小时，即开始进入远场区域。

在通信应用中，收发天线的距离足够远，彼此处在对方的远场区域；但是在EMC领域，收发天线经常会在对方的近场区域，对低频则尤为明显。

电偶极子和磁偶极子的远场辐射表达式

处于远场时，我们可以值保留完整场部分的1/r部分，则上面的公式可简化如下：

时域表达式则是ejwt,然后取实部。

天线的远场分布，在局部可以类似于平面波，虽然整体来看，是球面波。

上述公式来看，场分布正比于1/r,I,dl和sinθ。因为这个特性，我们才可以通过距离D1处的场，推算出距离D2处的场。

但是，以上的等式，只有距离D1和D2都处于远场时，才能成立。

电偶极子和磁偶极子的辐射电阻

坡印亭矢量（Poynting vector）是指电磁场中的能流密度矢量。

由平均功率波印廷矢量，可知，平均功率的流向是远离电偶极子的，这也暗示了辐射这一概念。

然后在天线周围选择合适的封闭曲面对波印廷矢量进行积分，得到平均辐射功率；将平均辐射功率除以电流，即得到辐射电阻。

辐射电阻代表一个虚构的电阻，当两者携带相同电流值时，其消耗的功率与偶极子天线辐射的功率相同。所以辐射电阻代表的是辐射效率，越大，天线的辐射效率越高。

电偶极子和磁偶极子的辐射电阻如下图所示。

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