Пространственные зоны Френеля

Для любого положения плоскости S будет справедливо равенство, описывающие границу данной зоны Френеля

()

А это уравнение эллипсоида вращения с фокусами в точках А и В. В пространстве первая зона Френеля представляет собой вращение, а зона Френеля высших порядков – это пространство между двумя эллипсоидами вращения (рис.).

Рисунок – Эллипсы соответствующих зон Френеля

Отсюда сделаем важный вывод: о наличии области пространства, существенно участвующей в распространении радиоволн. Эта область ограничена эллипсоидом, соответствующим внешней границе пространственной зоны Френеля с небольшим номером.

Существенная область при распространении радиоволн в однородной среде представляет собой эллипсоид вращения с фокусами в точках А и В (передача – прием) для которых выполняется условие

, ()

то есть эта область ограничена зонами Френеля нескольких начальных номеров.

Часто для упрощения считают, что существенная область при распространении радиоволн, является область, ограниченная эллипсоидом с поперечным сечением, равным первой зоне Френеля (рис).

Минимальная область пространства – эллипсоид вращения, конфокальной существенной области и являющийся геометрическим местом точек для которых выполняются условие

; ()

Рисунок – Существенная и минимальная области пространства

Так как в реальных условиях расстояние между корреспондирующими пунктами всегда намного больше λ, то эллипсоиды существенных и минимальных зон сильно вытянуты. В пределе, при λ→0 они выражаются в прямую линию, что соответствует лучевым представлениям геометрической оптики.

Таким образом энергия радиоволны передается не по нитевидному каналу, а в пределах вполне конкретного объема пространства, имеющего форму эллипсоиды вращения и ограниченного первой зоной Френеля.

Понятия о существенных и минимальных зонах потребуется в дальнейшем при объяснении процессов отражения радиоволн от неровной поверхности раздела дуги сред; при распространении радиоволн в средах с неоднородными электрическими параметрами.