🗊Презентация Основи випромінювання електромагнітних хвиль

Розділ 7 ОСНОВИ ВИПРОМІНЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ

Зміст

7.1Елементарний електричний випромінювач (диполь Герца, електричний вібратор) 7.1.1 Загальні положення Визначимо формули, які описують вектори і у довільній точці простору. Будемо вважати, що вібратор збуджують гармонічним сигналом. Нехай диполь Герца розташований відносно декартової системи координат. Напруженість поля в будь-якій точці простору може бути визначена за таким алгоритмом: . З’ясуємо докладніше.

За значенням густини струму визначаємо з урахуванням, що векторний потенціал є таким, що запізнюється (або в комплексній формі (для гармонічного сигналу): Вектор визначимо через векторний потенціал:     Електричне поле знайдемо з першого рівняння Максвелла для діелектричного середовища: Оскільки об'єм , що охоплений струмом малий, густина струму всередині цього об'єму – величина незмінна. Згадаємо, що , тобто відстань від довільної точки вібратора до довільної точки простору – точки спостереження, теж величина незмінна. Тому рівняння надамо у вигляді   .  Вібратор скеровано вздовж осі Z. Тому:

7.1.2 Ближня зона (зона індукції)

7.1.3 Дальня зона (зона випромінення)

7.1.4 Проміжна зона

7.1.5. Діаграма спрямованості випромінювача В загальному випадку діаграма спрямованості – це геометричне місце точок однакового значення фізичної величини, в залежності від напряму. В курсі “Технічна електродинаміка” цьому терміну надано такий зміст. Діаграма спрямованості – це графічне зображення залежності амплітуд векторів поля випромінювання в дальній зоні від кута спостереження. Випромінювач, електричний вібратор, не випромінює електромагнітне поле вздовж своєї осі, а вздовж осі перпендикулярній до осі вібратора випромінення максимальне. Відповідно до можна записати в меридіанній площині

7.1.6. Потужність та опір випромінювання диполя Герца Як вже відомо, потужність хвильового процесу визначють інтегруванням вектора Пойнтінга: Розглянемо детальніше вектор Пойнтінга і потужність випромінювання.

7.2. Магнітний елементарний випромінювач 7.2.1. Метод вирішення задач   Поле, що утворює елементарний магнітний випромінювач, можна дослідити за методикою аналогічною електричному диполю. Елементарний магнітний випромінювач створимо як аналог електричного вібратора але з магнітним струмом ІM. Тобто можливо на підставі принципу переставної двоїстості виконати відповідні заміни:

Таким чином систему рівнянь складових електромагнітного поля магнітного елементарного випромінювача для загального вигляду можна отримати для складових електромагнітного поля , , на підставі заміни таким чином: Таким чином систему рівнянь складових електромагнітного поля магнітного елементарного випромінювача для загального вигляду можна отримати для складових електромагнітного поля , , на підставі заміни таким чином: В природі магнітний струм не існує, тому реальний магнітний елементарний випромінювач – це рамка з електричним струмом. Для отримання відповідних формул необхідно виконати заміну фіктивного магнітного струму

7.2.2. Ближня зона Наведемо формули, що отримані на основі принципу „переставної двоїстості”, за умов ближньої зони

7.2.3. Дальня зона Наведемо формули, які отримані на основі принципу „переставної двоїстості” за умови дальньої зони

7.2.4. Потужність та опір випромінювання елементарного магнітного випромінювача

7.3. Елементарний щілинний випромінювач 7.3.1. Метод вирішення задач Поряд з розглянутими раніше диполем Герца та магнітним елементарним випромінювачем існує, так званий, елементарний щілинний випромінювач. Ця випромінююча система є бескінечною ідеально провідною площиною, в якій прорізано щілину довжиною та шириною

7.3.2 Потужність та опір випромінювання елементарного щілинного випромінювача Усереднений за період коливальний вектор Пойнтінга має єдину складову, направлену по радіальному орту:

7.4 Елемент Гюйгенса

7.5. Висновки

7.6. Контрольні запитання та завдання