電磁波泄露原理圖
同軸波導的開口面可以看成是最簡單的口徑天線,作為平面口徑的一種,其場分布較為復雜。首先,同軸波導開口面上不僅有TEM波,而且有結構復雜的縱波;其次,在同軸波導開口面上除入射波外,還有反射波;第三,在波導開口面上除有主波外,還有高次模波,此外,電磁場不僅存在于波導開口面,在波導的外表面也有磁場,這是由于有一部分電流從波導開口面流向波導外表面造成的。如把這些因素全部考慮,將使波導開口面的輻射問題變得非常復雜,要得到這一問題的嚴格解在數(shù)學上也會遇到很大困難。在天線理論中,一般采用近似解法來研究波導開口面的輻射。假設同軸波導開口面的頻率是傳輸?shù)闹髂2ǖ娜肷洳ê头瓷洳ㄖ?,即不考慮在開口面所產(chǎn)生的高次模波以及波導外表面的電流。
對于伸展金屬面上的任意開口,當電磁能量通過開口輻射時,在天線理論中都可以看成是縫隙天線。它是一個孔徑天線,通常是在同軸線、波導管或諧振腔的壁上開縫,電磁波通過開縫向外部空間輻射,它的近場和遠場原則上都可以通過導體表面的電流來決定。在采用外置天線接收局放脈沖激發(fā)并泄漏到GIS外空間的電磁波時,可以認為是內部的電磁場在間隔縫隙表面電流驅動的縫隙天線所發(fā)射的電磁波。
從上面分析了解到GIS內腔中的電磁場結構,在同軸波導內由局放脈沖激勵了一定模式以后,波導內壁上形成一定規(guī)律的電流力線,如果存在縫隙截斷波導內壁上的電流線,則縫隙受到激勵,在縫隙上形成電場分布,并向空間輻射??p隙輻射能量的多少,決定于它切割電流場的多少,也就是決定于它在波導壁上的位置。
波導壁上開縫激發(fā)磁場原理圖