Ближняя зона

Под ближней зоной понимается область вокруг излучателя, для которой |kr| << 1, где k = 2/ — волновое число. Следовательно, r << /(2). Учитывая, что |kr| << 1, принимаем |kr| = 0. В этом случае выражения (11.1) и (11.2) можно привести к виду:

E = –i cos , E = –i sin (11.5)

Дальняя зона

Под дальней зоной понимается область пространства вокруг излучателя, для которой |kr| >> 1 или r >> /(2). Пренебрегая слагаемыми с более высокими степенями r в знаменателе, получаем

E = i sin (11.6)

Промежуточная зона

Под промежуточной зоной понимается область пространства вокруг излучателя, в котором расстояние r от излучателя до измерительной антенны соизмеримо с длиной волны . Это означает, что ни одним из слагаемых в (11.3) пренебрегать нельзя. В данной зоне формула для расчета электрической составляющей поля имеет вид:

E = A,

где A =  I l/2 — энергетический коэффициент.

На рис. 11.5 и 11.6 представлены графики зависимостей составляющих напряженности электрического поля от расстояния до точки наблюдения на частотах 50 и 200 МГц. Видно, что вблизи источника преобладает квазистационарная составляющая E, которая обратно пропорциональна кубу расстояния до точки наблюдения (11.5), а в дальней зоне — составляющая поля излучения E, которая обратно пропорциональна расстоянию до точки наблюдения (11.6). В точке пересечения на удалении от источника, равном /(2), все три составляющие равны. С уменьшением длины волны данная точка смещается в сторону источника, что означает уменьшение размера ближней зоны.

Рис. 11.5. Напряженность электрического поля на частоте 50 Мгц	Рис. 11.6. Напряженность электрического поля на частоте 200 Мгц

Взаимное сравнение вклада каждой из составляющих в амплитуду напряженности электрического поля позволяет определить границы зон с достаточной для практики точностью.

Расстоянием до границы ближней зоны r назовем расстояние от источника ПЭМИ, на котором максимальная составляющая E в  раз превосходит вклад составляющей E. В пределах данного расстояния можно пренебречь составляющими E и E и считать, что результирующая амплитуда электрической составляющей поля равна составляющей E.

Из уравнения E = E можно получить искомое выражение до границы ближней зоны r = /(2). Аналогично, для границы дальней зоны получаем r = /2.

Величина принятого предельного вклада составляющих поля  зависит от требуемой для практических расчетов точности и может составлять от 3 до 10.

На рис. 11.5 и 11.6 указаны границы ближней и дальней зон при  = 10. На границе ближней (дальней) зоны можно ограничится значением  = 3, при котором в выражение (11.4) с учетом возведения члена в квадрат величинами E и E (E и E) можно пренебречь по сравнению с E (E). Так, для  = 3 граница ближней зоны составляет r = /(6), а граница дальней зоны — r = 3/2.

Ширина промежуточной зоны зависит от длины волны ПЭМИ и выбранной точности расчетов и равна

D = 

Рис. 11.7. Зависимость расстояний до границ зон от частоты ПЭМИ при  = 3

При   3 ширину промежуточной зоны можно определить выражением D  /(2). Таким образом, на фиксированной частоте ширина промежуточной зоны зависит только от выбранной точности расчетов. В предельном случае при больших значениях  ширина полосы неограниченно возрастает, что приводит к необходимости учитывать все члены в выражении (11.4) независимо от удаления до источника ПЭМИ.

На рис. 11.7 представлены зависимости расстояний до границ ближней и дальней зон от частоты ПЭМИ при  = 3. Для стандартных (ГОСТ 16842-82) расстояний до измерителя, равных 1, 3 и 10 м на измеряемой частоте можно определить, в какой зоне располагается измеритель.