Если сосредоточенный анизотропный излучатель представить
в виде точки, от которой электромагнитные волны распространяются по всем направлениям с одинаковой энергией, то фронт волны образует сферу. Но по мере увеличения расстояния от излучателя кривизна сферы уменьшается и волна приближается к плоской
электромагнитной волне.
По характеру распространения электромагнитной волны от сосредоточенного источника окружающего его пространство делят на 3 зоны: ближнюю, переходную и дальнюю. Условная граница между ними размыта. Ближняя зона располагается на удалении г < \/2п от источника. Пространство на расстояние г > ЗХ/2я рассматривается как дальняя зона. Размытая граница между ближней и дальней зонами называется переходной зоной.
В результате анализа уравнений Максвелла в разных зонах, можно сделать следующие выводы.
1. Если в качестве источника поля используется электрический вибратор, то в ближней зоне преобладает электрическое поле, напряженность Е которого убывает с расстоянием в зависимости 1/г3. Магнитное поле электрического вибратора имеет меньшую напряженность, но убывающую медленнее — Н - 1/г2. При таком характере распространения электромагнитного поля электрического вибратора в переходной зоне значения напряженности электрической и магнитной составляющих сближаются, принимают одинаковые значения и убывают в дальней зоне обратно пропорционально г.
|
|
2. Если источником поля является магнитная рамка, то в ближней зоне Н» Е. В этом случае характер распространения магнитной и электрической составляющих меняется на обратный: боль
шая по величине напряженность Н магнитного поля уменьшается в ближней зоне обратно пропорционально г3, меньшая напряженность Е электрического поля — обратно пропорциональна г2. В переходной зоне зависимость напряженности электрического и магнитного полей от г изменяется от соотношения 1/г2 до соотношения 1/г в дальней зоне.
3. Величина связи между электрическими и магнитными компонентами электрического поля и равная Z = Е/Н называется по аналогии с законом Ома волновым сопротивлением. Волновое
сопротивление Z0 свободного пространства (в вакууме) в дальней зоне равно 377 Ом. Так как напряженность электрического поля, излучаемого электрическим вибратором, в ближней зоне существенно выше напряженности магнитного поля, то в ней волновое сопротивление Z» Z0. Поэтому электрическое поле в ближней зоненазывают также высокоймнедансным. В связи с тем что в ближней зоне напряженность магнитного поля, излучаемого магнитной рамкой, значительно больше напряженности электрического поля, в ней волновое сопротивление Z «Z0. Такое поле называют низкоимпедансным.
|
|
5.В обобщенном виде характер электромагнитного поля и изменения волнового сопротивления в зависимости от расстояния ее источника иллюстрируется на рис. 5.10.
Рис. 5.10. Волновое сопротивление пространства электромагнитному полю
Обозначения: 1 — ближняя зона, 2 — переходная зона, 3 — дальняя зона, 4 — высокоомное электрическое поле, 5 — низкоомное магнитное поле, 6 — электромагнитное поле. Пунктиром на рисунке показана математическая зависимость, аппроксимирующая реальную.
На рисунке наглядно видно, что в зависимости от источника излучения для ближней зоны характерно преобладание электрического (с высоким волновым сопротивлением) или магнитного (с низким волновым сопротивлением) полей. С увеличением расстояния от штыревой антенны волновое сопротивление уменьшается со скоростью приблизительно 20 дБ/декада от больших значений (сотни кОм) до малых значений и на большом расстоянии асимптотически приближается к волновому сопротивлению вакуума. Волновое сопротивление рамочной антенны, наоборот, сначала увеличивается от долей Ома со скоростью 20 дБ/декада до сотен кОм и затем также асимптотически приближается к волновому сопротивлению вакуума. В переходной зоне наблюдаются колебания волнового сопротивления. В дальней зоне независимо от вида источника присутствует электромагнитное поле, волновое сопротивление которому в вакууме составляет 377 Ом.
Следовательно, лри,оценке уровней радиосигналов вблизи источников излучения необходимо учитывать существенно более сложный характер распространения электромагнитной волны по сравнению с традиционно рассматриваемым в дальней зоне.