ワイヤーアンテナ本にある理論(結果)式の導出(12)微小DPアンテナを電流源とするAを求める。
前回求めた式を今回の目的である一様な電流分布をする微小DP(ヘルツダイポール)アンテナに適合させます。
(本論)
前回導出できた式
A=(1/4π)∫(Jo/r){e^j(ωt-kr)}dv ....(24)
をアンテナ電流から計算できるように式を見直していきます。まず、電流源が(太さが無視できる)細いワイヤアンテナの場合には、式(24)の体積積分は線積分に変換できます。また、非常に短い長さ(Δl;lはLの小文字)の線状アンテナだとしますと、これに比べて、アンテナからの距離rが十分に長ければ、積分区間(アンテナ線上の片端からもう一方端まで)でrの変化を無視できますから、rを(一定とみなして)積分式から外へ出すことができるのです。
よって、長さΔlでその間、一様な電流分布をもつ微小アンテナ(これを、ヘルツダイポールアンテナと呼びます。)によって生じるベクトルポテンシャルAは、そのアンテナに流れる電流をI(ベクトル表示)とすると電流密度Joとの関係は、Joを断面積Sについて積分する式で示すことができて
I=∫Jo dS
S
これより
∫Jo dv=∫Jo dS Δl=IΔl ....(25)
v S
ですから、式.(24)の右辺の積分式だけをみれば
∫(Jo/r){e^j(ωt-kr)}dv=(IΔl/r){e^j(ωt-kr)}
∴
A=(IΔl/4π){e^j(ωt-kr) }/r .....(26)
さらに、通常ですとe^(jωt)の項は省略していますので
∴
A=(IΔl/4π){e^(-jkr) }/r .....(27)
となります。
式(26)や式(27)よりわかることは、ベクトルポテンシャルAの方向は、電流源Joと同じ方向、すなわち、電流Iの方向と一致しています。よって、Δlの方向になります。
このようにしてAがわかると後は最初に述べたところの
H=▽×A ....(1)
によって、微小DPアンテナの磁界Hが計算できます。また、変位電流だけ存在する空間領域では、
マクスウエルの第1方程式
▽×H=Jo+(σ+jωε)E
において、その点における電界Eは、(導電率σ=0、電流源Jo=0)の空間となるので
▽×H=jωεE
∴
E=(1/jωε)▽×H
で計算できます。
これでやっと微小DPアンテナにおける電磁界(EとH)の計算ができる準備ができました。
(本論)
前回導出できた式
A=(1/4π)∫(Jo/r){e^j(ωt-kr)}dv ....(24)
をアンテナ電流から計算できるように式を見直していきます。まず、電流源が(太さが無視できる)細いワイヤアンテナの場合には、式(24)の体積積分は線積分に変換できます。また、非常に短い長さ(Δl;lはLの小文字)の線状アンテナだとしますと、これに比べて、アンテナからの距離rが十分に長ければ、積分区間(アンテナ線上の片端からもう一方端まで)でrの変化を無視できますから、rを(一定とみなして)積分式から外へ出すことができるのです。
よって、長さΔlでその間、一様な電流分布をもつ微小アンテナ(これを、ヘルツダイポールアンテナと呼びます。)によって生じるベクトルポテンシャルAは、そのアンテナに流れる電流をI(ベクトル表示)とすると電流密度Joとの関係は、Joを断面積Sについて積分する式で示すことができて
I=∫Jo dS
S
これより
∫Jo dv=∫Jo dS Δl=IΔl ....(25)
v S
ですから、式.(24)の右辺の積分式だけをみれば
∫(Jo/r){e^j(ωt-kr)}dv=(IΔl/r){e^j(ωt-kr)}
∴
A=(IΔl/4π){e^j(ωt-kr) }/r .....(26)
さらに、通常ですとe^(jωt)の項は省略していますので
∴
A=(IΔl/4π){e^(-jkr) }/r .....(27)
となります。
式(26)や式(27)よりわかることは、ベクトルポテンシャルAの方向は、電流源Joと同じ方向、すなわち、電流Iの方向と一致しています。よって、Δlの方向になります。
このようにしてAがわかると後は最初に述べたところの
H=▽×A ....(1)
によって、微小DPアンテナの磁界Hが計算できます。また、変位電流だけ存在する空間領域では、
マクスウエルの第1方程式
▽×H=Jo+(σ+jωε)E
において、その点における電界Eは、(導電率σ=0、電流源Jo=0)の空間となるので
▽×H=jωεE
∴
E=(1/jωε)▽×H
で計算できます。
これでやっと微小DPアンテナにおける電磁界(EとH)の計算ができる準備ができました。
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