电场、磁场与天线的关系（二）
三、天线的形成及对电磁场的辐射
图4 电场天线形成原理
正如前面提到的，电场天线可以与电容相关联。如图4（a）所示为简单的平行板电容器，当电荷堆积在板上时，板间就会产生电场。如果板被展开并置于同一个平面，板之间的电场就会伸展到空间中。相同的情形就发生在如图4（b）所示的电场偶极子天线上。天线每部分的电荷在天线两极之间就会产生一个进入空间的场，偶极子天线的两臂之间具有一个固有的电容，如图4（c）所示。需要有电流来给偶极子臂充电，天线上每部分的电流朝相同的方向流动，这样的电流被称为天线模电流。这个条件很特殊，因为它导致了辐射的产生。当应用到天线两极的信号振荡时，场保持不断换向并将波发送到空间中。
图5 电场天线辐射形成示意图
偶极子上的电荷和电流产生的场互相垂直。如图5（a）所示，在天线上施加电压，电场E从正电荷方向指向负电荷方向。天线上的充电电流产生磁场H，方向为环绕着金属线并满足右手定则，如图5（b）所示。上帝创造了这个规律，当电子沿着金属线移动时，就会产生环绕着金属线的磁力“风”。将右手拇指指向电流的方向，环绕在金属线上的手指方向就是磁场方向。磁场的环绕导致了天线的电感特性。天线因此是一个既具有来自于电荷分布的电容，又具有来自于电流分布的电感特性的电抗性器件。
如图5（c）所示，E和H场是互相垂直的。它们以互相链接循环的方式从天线散布到空间中。当天线上的信号振荡时就形成了波。横电磁（TEM）波是在E和H的相互垂直的情况下产生的。天线也可以将一个TEM波通过互易性的原理来转换回电流和电压，天线具有发射和接收的互补性。天线的辐射情况如图6所示。天线的电抗部分在天线周围的电场和磁场中储存能量。电抗性的功率在天线的电源和电抗性元件间进行后向和前向的交换。
图6 辐射的功率流
正如在L－C电路中的电压和电流具有90°的相位差，如果天线的电阻可以忽略，天线的E场（由电压产生）和H场（由电流产生）具有90°的相位差。在一个电路中，只有当负载的阻抗有实的分量，引起电流和电压同相时，实的功率才能释放出来。这个情况也适用于天线。天线具有一些小电阻值，所以存在于天线中产生消耗的实的功率成分。为了出现辐射，E场和H场一定是同相的，如图5（c）所示。对于起电容和电感作用的天线来说，辐射是如何发生的呢？
