|
|
что кочестпо, или «чистота», поля излучения зависит ещ╦ от одного безразмерного параметра, наз. параметром Френеля, /=/3/гЯ. При /~1 волны, пришедшие от разных участков А., ещ╦ различаются направлениями распространения и поэтому, складываясь, создают изрезанную картину распределения амплитуд, локально сходную с распределением л полноводных модах; поле является бегущим в радиальном направлении и, вообще говоря, стоячим по угловым координатам 0 и ср (исключение составляют особые случаи мод, вращающихся но 0 и ф). Эта область наз. з о н о и Френеля ко аналогии с явлениями дифракции волн. По .море уменьшения / амплитудная иярсзанностъ ослабевает, и мода превращается в локальную плоскую волну ТЕМ-тима по отношению к радиальному направлению. Это ≈ зона Фраунгофера, е╦ наз. также д а л ъ н е д з о н о и. В ней вектор излучения Ne становится ф-цией только углов и определяет ДН излучения А.:
оказывается использований А., близких к диполям ≈ вибраторам с /^Х (рис. 8 и 9) или их сочетаниям в виде т. н. антенных «полей» и реш╦ток с размерами D~^>K. Структура поля системы излучателей зависит от их взаимного расположения, общей конфигурации системы, фазовых и амплитудных соотнотттений между токами в излучателях и в пассивных элементах и т. д.
Рис. 9. Антенна-мачта Айзспбс-рга.
(0, ф) = v J" охр ( ≈ ikr' cos \\p) dV,
ехр ( ≈ ikr) ЛГ9, (6) £,г = HQ = ≈ (и»МА/4лг) ехр (- ikr) Л'ф.
Следовательно, средняя за период колебаний радиальная компонента вектора Пойнтмнга П равна
В волновой зоне амплитуды полей убывают ~r-T, a плотность потока энергии ≈как г~2т что есть следствие закона сохранения анергии, ибо суммарный поток анергии чере^ поверхность, охватывающую источник, должен (в средах без поглощения) оставаться постоянным:
mllrrf5 = const. Исключение составляют неоднородные
среды н нек-рые особые направления в однородных анизотропных средах, в частности волноводы и разл. линии передачи, где вектор Пойнтивга может вообще не изменяться с удалением от источника. Иногда и неоднородность, и анизотропия возникают и результате нелинейного воздействия излучения на первоначально однородную и изотропную среду (явления самофокусировки, самовоздействия и т. и,).
Любая передающая А., помимо преобразования подводимых к ней эл.-магн. колебаний в ноле излучения, ещ╦ и формирует определ, характеристики этого излучения, гл. обр. заданную ДН ≈ угловое распределение амплитуды ноля излучения. Это формирование основано на принципе суперпозиции полей, создаваемых разными,
Рис. 10, Фазированная антенная реш╦тка.
Рассмотрим для простоты А,, питаемые синфазно. На расстоянии неск. К от поверхности фазированной антенной реш╦тки (ФАР) (рис. 10) формируется синфазное распределение коля на широкой поверхности (линейный размер £>э>Х), Эта поверхность наз. излучающим раскрывом или апертурой А. Аналогичная картина имеет место и для синфазно питаемых А, СВЧ-диапазона (К= 10 ~8≈10 м), в частности для Л. т.н. отттич. типа, в к-рых элементарный вибратор с 1<.\\ (или его аналог в виде щели, рупора, открытого конца волновода и т. п.) помещается в фокус линзы (линзовая А.) или отражателя (зеркальная А.), формирующих практически синфазные поля на сво╦м раскрыве (плоской поверхности, ограниченной, напр., кромкой зеркала) (рис. 11).
Дальнейшая эволюция, к-рую претерпевает поле т. н. волнового пучка, создаваемое широким синфазным
раскрывом, показана условно на рис. 12 в параксиальном приближении, т. е. в предположении достаточной угловой «узости» ДН. На близких расстояниях в волновой зоне (практически в пределах Я<г<2)2/Д, где /~10≈20} сннфазность фронта ещ╦ не нарушается
Область резких
_, просто.осцияя. Область г г ^^
геом.опт. , ,--:'
-^-f^A≈i≈≈I
Параболический рефлектор
Облучатель
Рис. 11. Однозеркальная параболическая антенна.
Дальняя зона
4- ≈≈
y////w//s/////////////////^^^
Рис. 8. Диполь Надепонко: J ≈ диполь; 2 ≈ линии питания;
в ≈ мачта с оттяжками.
но когерентными источниками. Подбором излучателей (дипольных и мультииольпых) и пассивных swio-ионтов-расссивателеп, на к-рых дифрагируют поля из-лучати-леп, можно создать любую физ. допустимую ДН, однако обычно предпочитают находить оптим. компромисс между точностью воспроизведения ДН и простотой изготовления и регулировки А,, е╦ стоимостью, кпд и т. и, Выбор излучателей и рассеивателей, а следовательно, и конструкции А., существенно зависит от диапазона волн. Так, напр., для КБ и ДВ (А,= 10 ≈75 м и К≈ 2-Ю2≈2'104м) естественным и технологичным
Рис. 12-
и волна ведет себя по^тм как плоская. Это зона геом. оптики, или т. н. прожекторный луч, в к-ром сосредоточена практически вся мощность, излучаемая А. Затем в интервале расстоянии г~П*/К происходит существ, нарушение синфаяности, сопровождаемое роя-кими пространственными осдилляциями амплитуд поля, в т. ч. и в направлении распространения, накладывающимися на монотонную зависимость ^г"1. Это, как уже говорилось, промежуточная френелевская область, для каждой точки к-рой на раскрыве А. укладывается неск. зон Френеля.
X
X ш
")
}
