Класифікація електромагнітних випромінювань по частотах

Найменування частотного діапазону	Границі частотного діапазону	Границі хвильового діапазону
Статичні електричні та магнітні поля	0 Гц	–
Інфранизькі, ІНЧ	0,3-3 Гц	1000 – 100 Мм
Крайньонизькі, КНЧ	3 - 30 Гц	100 –10 Мм
Наднизькі, ННЧ	30 - 300 Гц	10–1 Мм
Звукові, ЗЧ	0,3 - 3 кГц	1000 – 100 км
Дуже низькі, ДНЧ	3-30 кГц	100 – 10 км
Низькі частоти, НЧ	30 - 300 кГц	10 – 1 км
Середні, СЧ	0,3 - 3 МГц	1 – 0,1 км
Високі частоті, ВЧ	3 - 30 МГц	100 – 10 м
Дуже високі, ДВЧ	30 - 300 МГц	10 – 1 м
Ультрависокі, УВЧ	0,3-3 ГГц	1 - 0,1 м
Надвисокі, НВЧ	3 - 30 ГГц	10 – 1 см
Надзвичайно високі, НЗВЧ	30 - 300 ГГц	10 – 1 мм
Гіпервисокі, ГВЧ	300 - 3000 ГГц	1 – 0,1 мм

Вектор Умова-Пойтінга характеризує величину та напрямок енергії, яку переносить електромагнітна хвиля. Вектори , і утворюють праву трійку векторів (рис.2.42).

Напрямок ЕМП в просторі визначається орієнтацією векторів , і . Так як ці три вектора повязані між собою співвідношенням (2.49), то для завдання поля у просторі достатньо вказати напрямок двох векторів, за котрі приймають вектори і . Площину, що проходить через вектори  і , називають площиною поляризації. Відповідно розрізняють вертикально поляризовану і горизонтально поляризовану хвилю, а коли вектор утворює з вертикаллю деякий кут 0<<90, – лінійно- або плоскополяризовану хвилю. Якщо ж хвиля утворена суперпозицією двох плоскополяризованих хвиль, площини поляризації яких утворюють кут, що дорівнює 90, і ці хвилі мають часовий зсув фаз, що дорівнює 90, то в такій хвилі вектор буде обертатися навколо вектора і окреслюватиме своїм кінцем при рівних амплітудах складових хвиль коло, при нерівних – еліпс. У цих випадках кажуть, відповідно, про кругову та еліптичну поляризації. Якщо, дивлячись на зустріч хвилі, обертання вектора відбувається за годинниковою стрілкою, то поляризацію вважають правою (рис. 2.42 б), якщо проти – лівою.

а) б)

Рис. 2.42. Просторове зображення векторів ЕМП: а - взаємна орієнтація векторів , і ; б - електромагнітна хвиля з правою електричною поляризацією

Надалі буде розглядатись скалярна величина – потік вектора Умова-Пойтінга, що проходить через одиницю поверхні, перпендикулярної вектору , в одиницю часу, яку будемо називати густина потоку енергії (ГПЕ). ГПЕ вимірюється у ватах на метр квадратний [Вт/м²]. Основними похідними одиницями є: [мВт/см²], [мкВт/см²] .

Комплексна діелектрична проникність :

, (2.50)

де: j – це уявна частина комплексного числа.

 =  cos – дійсна частина комплексної діелектричної проникності, що характеризує діелектричні властивості середовища;

= sin = i / – коефіцієнт при уявній частині комплексної діелектричної проникності, який пропорційний втратам енергії поля за рахунок наявності струмів провідності і називається коефіцієнтом електричних втрат в середовищі;

 – питома провідність середовища , [Ом ^-1 м^-1] ; [См/м];

 = 2f – кругова частота, [рад/с];

f – циклічна частота, [Гц ];

 – кут електричних втрат.

Тангенс кута електричних втрат:

(2.51)

Тангенс кута електричних втрат, що дорівнює відношенню амплітуд щільності струму провідності і щільності струму зміщення, є мірою оцінки властивостей середовища при даній частоті. На різниці значень tg базується розподіл середовищ на діелектрики і провідники: якщо tg<<1 середовище вважається діелектриком, і в ньому мають перевагу струми зміщення; якщо tg>>1 – провідником і в ньому має перевагу струм провідності; якщо tg1 – напівпровідником і тоді струми зміщення і провідності порівнянні між собою. З точки зору електродинаміки розподіл середовищ на провідники та діелектрики в значній мірі є відносним, оскільки питання про належність до одного з цих класів вирішується в залежності від частоти поля. В тому величезному діапазоні частот, якими користується сучасна радіотехніка, властивості середовищ змінюються досить помітно. Наприклад, морська вода і вологий грунт, котрі на низьких частотах є провідниками, на надвисоких частотах стають чітко виявленими діелектриками. Окрім того, не можна вважати незалежними від частоти також і такі характеристики середовища як  і . Однак до межі дуже високих частот, поки коливання часток матерії ще далекі від своїх резонансів,  і  можуть вважатися практично частотно незалежними.

Комплексна магнітна проникність:

(2.52)

де:  – дійсна частина комплексної магнітної проникності, що характеризує магнітні властивості середовища;

 – коефіцієнт при уявній частині комплексної магнітної проникності, що пропорційний втратам енергії поля в середовищі на перемагнічування і який називають коефіцієнтом магнітних втрат в середовищі;

 – кут магнітних втрат.

По аналогії з tg розглядається tg =  / - тангенс кута магнітних втрат в середовищі.

Комплексне хвильове число (комплексна постійна розповсюдження поля в даному середовищі):

(2.53)

де:  і  – дійсні функції від , ,  і ;

 – дійсна частина комплексного хвильового числа:

 =  / = 2/, (2.54)

– швидкість розповсюдження поля в середовищі, фазова швидкість[м/с]:

, (2.55)

 – довжина електромагнітної хвилі, [м]:

 = /f = Т , (2.56)

 – коефіцієнт при уявній частині комплексного хвильового числа, що називається коефіцієнтом поглинання енергії поля в середовищі (з урахуванням електричних та магнітних втрат) або коефіцієнтом затухання.

Я кщо хвиля розповсюджується в діелектрику ( tg << 1 )

(2.57)

Оскільки величина  є коефіцієнтом згасання (поглинання), то відношення

(2.58)

показує, у скільки разів зменшилась амплітуда хвилі на відстані l. Де:

Z – точка простору, що досліджується;

L – відстань, м.

E_m – напруженість електричного поля, (В/м).

Під згасанням L_з по напруженості розуміють величину, що знаходиться як натуральний логарифм або двадцять десяткових логарифмів цього відношення. В першому випадку вона вимірюється в неперах [ Нп ], а в другому – в децибелах [ дБ ] :

[Неп], [Дб] (2.59)

Число 20 lge  8,69 дає співвідношення між двома одиницями виміру.

У вакуумі фазова швидкість

тобто дорівнює швидкості світла.