Как будет показано, Z = 120я Ом = 377 Ом = 2о только для дальнего поля (плоские волны). В этом случае электрическое и магнитное поле связаны однозначно через величину 377 Ом. Такой зависимости, однако, не существует для ближнего поля, в котором значение Z может быть любым. Например, для магнитных полей, значительно меньше 377 Ом, а для электрических больше 377 Ом. Отметим, что выражение (2.15) применимо и для ближнего поля. Любому электрическому полю сопутствует магнитное поле и наоборот до тех пор, пока частота не станет нулевой. Анализировать ближнее и дальнее поля следует с учетом размера D элемента, определяющего поле (или размера апертуры), выраженного в единицах длины волны Я.

Если D < Я то расстояние до границы раздела между ближним и дальним полем определяется зависимостью

г = Шп. (2.16)

Если D > Ш, то

гВтк. (2.17)

Отметим, что когда D = V2, расстояние г = достаточно близко расстоянию, определяемому (2.16). Рассмотрим оба случая отдельно.

Малые размеры излучателя, D < %. Выражения для электрического {Ее, Е) и магнитного (Яф) полей, существующих вокруг излучающего симметричного вибратора (укороченного диполя, для которого D < Ц, могут быть получены с помощью уравнений Максвелла:

Zq IDn sin е

2Zo IDn cos e IDn sin e

- -- COSll---- ЗШфЧ-

\2nr \2кг J

cos я]?

(2.18)

I 2nr J

sin (]; -f-

2.т1г

\ 2jir

cos 111

, (2.20)

где Zo = 377 Ом - волновое сопротивление свободного пространства (для г > Шп); I - ток в коротком проводе (симметричном вибраторе); D - длина короткого провода (симметричного вибратора); 6 - угол места в направлении г; К - длина волны; г - расстояние от короткого провода

(симметричного вибратора) до точки, в которой осущест-вляготся измерения; яр = 2пг1к - со/; со = 2я/; t - время. Из выражений (2.18) и (2.20) могут быть сделаны неко-- торые выводы относительно ближнего и дальнего полей.

1. Когда в выражениях для электрического и магнитного полей множитель %/2пг = 1, все коэффициенты при синусоидальных и косинусоидальных составляющих тоже равны 1. Таким образом, равенство г = У2я та V6 соответст-

вует условию переходного поля или границе между ближним (первый член уравнений) и дальним (последний член) полем.

2. Когда г > Х/2я (условие дальнего поля), только последний член в выражениях (2.18) и (2.20) является существенным*. При этом условии волновое сопротивление Zo= = Ee/Hq, = 377 Ом. Такое поле называют полем излучения (плоские волны), в котором Ев и Яф изменяются во времени синфазно (cos г-) и в пространстве сдвинуты относительно друг друга на 90°.

3. Когда г < У2л (условие ближнего поля), только первый член в каждом уравнении является существенным. При этом условии волновое сопротивление £e/Яф = ZoV2я, . Отметим, что здесь волновое сопротивление > Zo, так как Я/2я/ > 1. Такое поле иногда называют электрическим или Еысокоимпедансным. Это поле является индукционным, в котором Eq и H(f также находятся в фазе и сдвинуты в пространстве на 90.

4. Если источник колебаний представляет собой не короткий прямолинейный провод или симметричный вибратор, имеющий высокое волновое сопротивление, а петлю небольшой длины с низким волновы.ч сопротивлением, то первое слагаемое в выражениях (2.18) и (2.19) будет исче-зающе мало, что не относится, однако, к первому слагаемому (2.20). При этом условии волновое сопротивление в ближнем поле EqIH = Zo2n/-/?i. Отметим, что здесь Z < < Zo. Это поле иногда называют магнитным или низко-импедансным.

Первые три вывода иллюстрируются рис. 2.2 для каждого слагаемого амплитуды электрического поля из выражения (2.18). Отметим, что квазистационарная составляющая является наибольшей в ближнем поле, следующей по значению является индукционная составляющая поля;

*) Здесь Ej. исключается из дальнейшего обсуждения.

составляющая поля излучения наибольшая в дальнем поле. Для г = %/2п все эти составляющие равны.

При использовании вибратора или прямолинейного провода с малым значением радиочастотного тока волновое

е,г е,з 0,5 oj i

Расстояние от астотина, Я/Zjri

Рис. 2.2. Зависимость напряженности электрического поля от расстояния до излучателя (укороченного симметричного вибратора с D<i)

10000

D,Z D,d 0,tf P,5 0,7 7

Расстояние от acmewana, Л/2п

❖ S

Рис. 2.3. Зависимость волнового сопротивления от расстояния до излучателя