Физический энциклопедический словарь - излучение радиоволн. простейшиеизлучатели.

24

порц. 1lr (П~1/r²). Это непосредственно следует из закона сохранения энергии, т. к. при отсутствии потерь в среде полный поток энергии в пр-во не должен изменяться с расстоянием, а поскольку площадь охватывающих диполь замкнутых поверхностей растёт как r², то необходимо, чтобы П было пропорц. r^-2.

Т. о., поле в ближней зоне диполя (зоне индукции) служит для формирования бегущих составляющих полей, ответственных за излучение. На рис. 3 приведена картина последовательного «отпочковывания» силовых линий электрич. поля Е, создаваемых колеблющимся электрич. диполем. В 1-й четверти периода Т колебания (t=T/4) возникает квазистатич. часть поля (рис. 3, а), к-рая при t=T/2 обращается в 0, но от поля «отрываются»

Рис. 3. а — электрич. силовые линии около электрич. диполя (при условии постоянства заряда); б — г — силовые линии, отделившиеся от диполя: б — через 1/2, периода (T/2) после подсоединения генератора (заряд на диполе отсутствует); в — через ³/2Т (масштаб изменён); г — через ⁷/4T (масштаб изменён).

замкнутые сами на себя силовые линии поля Е и «сцепленные» с ними кольцевые ортогональные магн. линии (рис. 3, б). Вместе они образуют автономную полуволновую тороидальную (в силу аксиальной симметрии) ячейку сферически расходящейся волны, уносящей эл.-магн. энергию (рис. 3, в, г.)

Реальный вибратор можно представить как два отрезка проводника (рис. 4), подсоединённых к генератору эл.-магн. колебаний с помощью двухпроводной линии передачи так, что фактически излучение происходит через место разрыва вибратора, где П0. Однако на больших расстояниях от разрыва квазистатич. часть поля и формируемое ею излучение совпадают с полем сплошного перем. тока с амплитудой I0, равномерно распределённого по всей линии длиной l, затягивающей разрыв. Полная ср. мощность, излучаемая отрезком проводника с током (короткая А.), равна:

Здесь Z0=120=376,6 Ом — волновое сопротивление вакуума, k — волн. число.

Мощность Р можно представить как мощность, поглощаемую в нек-ром активном сопротивлении R, наз. сопротивлением излучения: Р= ¹/2RI²0, где

Сопротивление излучения — одна из составляющих комплексного входного сопротивления A.: Zвх=R+Rn+Za, где Rn— активное сопротивление джоулевых потерь в А., Za— реактивный импеданс, обусловленный запасённой энергией. Для повышения эффективности работы А. обычно стремятся к «согласованию» линии передачи с А., т. е. к равенству волн. сопротивления линии и Zвх Согласование, а также уменьшение джоулевых потерь в А. увеличивает её кпд: =Р/Рподв, где Рподв — мощность, подводимая к А.

В случае магн. диполя картина формирования полей такая же, как и для электрич. диполя с заменой Е на Н и Н на -Е. Элем. излучатель в этом случае имеет вид замкнутого проводника с током, обтекающим площадку размером <<². Для него сопротивление излучения:

Магн. диполь реализуется в виде рамки с током (рамочная А.); стержня из проводника с высокой магн. проницаемостью, на к-рый намотана катушка (магнитная А.); щели, прорезанной в экране, обтекаемой перем. током (щелевая антенна, рис. 5). Замкнутые и незамкнутые проводники с током, возбуждаемые непосредственно генератором или эквивалентным ему источником эдс, широко используются и как самостоятельные

Рис. 5. Сопоставление полей электрического (а) и магнитных диполей — катушки с сердечником (б) и щелевого излучателя (в, г): 1 — проводник с током; 2 — стержень с высокой магн. проницаемостью; ,3 — металлич. экран со щелью; 4 — проводники от генератора; 6 — силовые линии электрич. поля; 6 — линии магн. поля.

А., и как элементы сложных антенных систем практически во всех диапазонах радиоволн (см. ниже).