Исследование и оценка параметров сигналов в распределенных информационных системах. Для студентов технических специальностей - страница 13

Для того чтобы вычислить средний поток энергии через окружающую элемент поверхность, можно взять поверхность любой формы и размеров. В частности, если поверхность находится на большом удалении, одни члены в приведённых выше формулах для компонент ноля становятся пренебрежимо малыми по сравнению с другими. Их можно было бы опустить сразу же, но они были оставлены с намерением выяснить некоторые свойства различных компонент. В области, очень близкой к элементу (r— мало), и в выражении для Н_>φ наибольшее значение имеет член, пропорциональный 1/r^>2. В выражениях для Е_>rи Е_>θ наибольшее значение имеют члены, содержащие 1/r^>3. Таким образом, в близкой к элементу области магнитное поле находится почти и фазе с током, и Hφ можно рассматривать как обычное поле индукции, определяющееся согласно закону Ампера. Электрическое поле в этой области можно рассматривать как поле электростатического диполя. (Если ток течёт только и одном направлении, положительный заряд должен собираться на одном конце, а отрицательный – на другом, что и объясняет появление решения для диполя.) Главные компоненты электрического и магнитного полей в этой области сдвинуты во времени на 90°, так что, в соответствии с теоремой Пойнтинга, они не дают среднего во времени значения потока энергии.

На очень больших расстояниях от источника в выражениях Е и Н наибольшее значение играют члены, содержащие только 1/r (12.8 – 12.10).

На больших расстояниях от источника любая часть сферической волны становится, по существу, плоской волной, так что появление приведённых выше выражений, типичных для однородных плоских воли, не является неожиданным Е_>θ и H_>φ изменяются синфазно. Отношение Е_>θ к Н_>φ равно η. Векторы Е и Н направлены под прямым углом друг к другу и к направлению распространения. Вектор Пойнтинга при такой ориентации векторов Е и Н будет направлен по радиусу.

Другой подход к определению закона изменения уровня электромагнитного поля можно рассматривать как в книги Гольдштейн, Л. Д. Зернов, Н. В. Электромагнитные поля и волны. М.: Советское радио, 1956 г.

После решения волновых уравнений получены следующие выражения для расчета уровня электромагнитного поля.

В общем виде поле, создаваемое элементарным электрическим (или магнитным) вибратором в какой-либо точке, состоит из нескольких составляющих, величины которых зависят от направления излучения, излучаемой длины волны и расстояния г от излучающего вибратора. В сферической системе координат действующие значения составляющих поля (без учета фазы) имеют вид (13.1 – 13.4).

Для электрического вибратора (13.5 – 13.6).

Для магнитного вибратора (рамки) (13.7 – 13.8).

Где θ – угол между осью диполя или осью рамки (витка), перпендикулярной к ее плоскости, и направлением на точку, где определяется поле;

E_>θ и Еφ – тангенциальные составляющие вектора напряженности электрического поля в плоскости, параллельной оси вибратора, и в, плоскости, перпендикулярной оси вибратора;

H_>θ и Hφ – соответствующие составляющие вектора напряженности магнитного поля;

Е_>r и Н_>r – соответственно радиальные составляющие векторов электрического и магнитного полей;

I_>а – ток антенны, равномерно распределенный по всей длине вибратора;

μ, ε – соответственно магнитная и диэлектрическая проницаемости воздуха.

Все составляющие полей вибраторов (пропорциональные 1/г, 1/г^>2, 1/г^>3) требуется учитывать, когда приемная антенна находится в промежуточной зоне, ограниченной пределами r = λ/2π и r = 10λ.