Антенны и распространение радиоволн. Часть II. Распространение радиоволн. Дружин Г.И. - 4 стр.

направлении, r – расстояние от передатчика до приемника.                                                 e − kr
    Если сигнал распространяется, например, поверхностной или                              ψ = ∫ Aψ S           dS .                   (1.8)
                                                                                                           r
пространственной волной, то действующее значение напряжен-                                      S

ности электрического поля волны определяется выражением:             Иными словами, поле в точке приема можно определить ли-
                                                                 бо непосредственно из поля первичного излучателя, например,
                          173 P (кВт) D
                   Eд =                 F , мВ/м,        (1.6)   по формуле (1.5), либо, исходя из принципа Гюйгенса, по форму-
                              r ( км)                            ле (1.8). С помощью принципа Гюйгенса можно определить об-
                                                                 ласть пространства, существенно участвующую в процессе пере-
где F – множитель ослабления, который зависит от условий зату-   носа электромагнитной энергии. Поскольку Гюйгенс ввел
хания сигнала на трассе распространения.                         понятие вторичных источников, а Френель объяснил явления ди-
                                                                 фракции, интерференции света и обобщил принцип Гюйгенса, он
                                                                 стал называться принципом Гюйгенса – Френеля.
        1.3. Пространство, эффективно участвующее                     Определим часть пространства, которая существенно влияет
           в процессе распространения радиоволн                  на процесс распространения радиоволн. На рис. 3 показано по-
                                                                 строение зон Френеля на поверхности сферы.
    Энергия не может распространяться вдоль тонкой линии, со-
единяющей передатчик и приемник. Имеется вполне определен-
ная область пространства, которую занимает электромагнитная
энергия. Для решения задач по распространению сигнала необ-
ходимо определить границы этой области, которые обычно нахо-
дят с помощью принципа Гюйгенса – Френеля.
    Принцип Гюйгенса. Каждый элемент поверхности фронта
распространяющейся волны является источником вторичной
сферической волны. Полное поле в какой-либо точке можно рас-                 а                                          б
сматривать как суммарное поле вторичных источников, непре-                               Рис. 3. Построение зон Френеля:
рывно распределенных по замкнутой поверхности, охватываю-                А – центр сферы S; В – пункт наблюдения; l1 – радиус сферы;
щей первичные источники.                                                l2 – расстояние от поверхности сферы до пункта наблюдения;
    Напряженность создаваемого элементом поверхности dS                       N0, N1, N2, N0/, N1/, N2/ – точки на поверхности сферы
вторичного поля в точке пропорциональна напряженности поля
первичной волны и размерам элементарной площадки:                    Предположим, что из точки A распространяется электромаг-
                                                                 нитная волна и на поверхность сферы S она приходит в одной
                                    e − kr                       фазе. Путь, пройденный волной по линии N1B, длиннее пути по
                     dψ = Aψ S             dS ,          (1.7)
                                      r                          линии N0B на половину длины волны (λ/2), а по линии N2B – на
                                                                 две полуволны (2 · λ/2). Если сфера достаточно большая, то на
где ψS – нормальная составляющая напряженности электрическо-     ней можно найти точки, пути которых отличаются на три полу-
го или магнитного поля на поверхности S; А – коэффициент про-    волны (3 · λ/2), четыре полуволны. (4 · λ/2) и т. д. Поэтому, если
порциональности.                                                 в точку B волна приходит по линии N1B, то ее фаза запаздывает
    Напряженность поля в точке приема определяется суммиро-      на угол π относительно волны, распространяющейся по линии
ванием элементарных полей dψS по поверхности S:                  N0B, по линии N2B – на угол 2π, следующая фаза волны отличает-
                                7                                                                    8