76) Что понимают под элементарным электрическим излучателем и электрическим диполем?

ЭЛЕМ ЕНТАРНЫ Й ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Элементарным электрическим излучателем называется короткий по срав­

нению с длиной волны провод (I « Я), по которому течет гармонический элек­

трический ток i = 1эcos Mt, амплитуда и фаза которого одинаковы в любой точ­

ке провода (рис. 1.1а). Заметим, что поперечные размеры провода должны быть

намного меньше его длины. Такая модель излучателя является, по существу,

идеализированной, удобной для анализа излучающей системы, так как практи­

ческое создание излучателя с неизменной по всей длине амплитудой и фазой

тока невозможно. Однако диполь Герца (рис. 1. 1б) оказывается весьма близким

по своим свойствам к элементарному излучателю. Благодаря металлическим

шарам, которые обладают значительной емкостью, амплитуда тока слабо изме­

няется вдоль проводника.

Сложные проводящие тела, обтекаемые токами, можно считать как бы

состоящими из множества элементарных электрических излучателей. Такая

возможность вытекает из того, что каково бы ни было распределение амплиту­

ды и фазы тока по проводящему телу, в пределах отрезка / « Я их можно при­

нять неизменными. При определении поля, создаваемого этими токами, можно

воспользоваться принципом суперпозиции, т.е. рассматривать его как сумму

полей элементарных излучателей.

Электрический диполь — идеализированная электронейтральная система, состоящая из точечных и равных по абсолютной величине положительного и отрицательного электрических зарядов.

Другими словами, электрический диполь представляет собой совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга

Произведение вектора   проведённого от отрицательного заряда к положительному, на абсолютную величину зарядов   называется дипольным моментом: 

Во внешнем электрическом поле   на электрический диполь действует момент сил   который стремится повернуть его так, чтобы дипольный момент развернулся вдоль направления поля.

Потенциальная энергия электрического диполя в (постоянном) электрическом поле равна   (В случае неоднородного поля это означает зависимость не только от момента диполя - его величины и направления, но и от места, точки нахождения диполя).

Вдали от электрического диполя напряжённость его электрического поля убывает с расстоянием   как   то есть быстрее, чем у точечного заряда ( ).

Любая в целом электронейтральная система, содержащая электрические заряды, в некотором приближении (то есть собственно в дипольном приближении) может рассматриваться как электрический диполь с моментом   где   — заряд  -го элемента,   — его радиус-вектор. При этом дипольное приближение будет корректным, если расстояние, на котором изучается электрическое поле системы, велико по сравнению с её характерными размерами.

77 ) Что понимается под Дифракция электромагнитных волн

рефра́кция

Дифракция электромагнитных волн - огибание волной края препятствия, наблюдаемое при малых по сравнению с длиной волны размерах препятствий.

Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный, огибание препятствия волнами) — явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптикипри распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Дифракция неразрывно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как случай интерференции ограниченных в пространстве волн (интерференциявторичных волн). Общим свойством всех эффектов дифракции является зависимость степени её проявления от соотношения между длиной волны λ и размером ширины волнового фронта d, либо непрозрачного экрана на пути его распространения, либо неоднородностей структуры самой волны.

Преломле́ние (рефра́кция) — изменение направления распространения волн электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами^[1].

Преломление света на границе двух сред даёт парадоксальный зрительный эффект: пересекающие границу раздела прямые предметы в более плотной среде выглядят образующими больший угол с нормалью к границе раздела (то есть преломлёнными «вверх»); в то время как луч, входящий в более плотную среду, распространяется в ней под меньшим углом к нормали (то есть преломляется «вниз»). Этот же оптический эффект приводит к ошибкам в визуальном определении глубины водоёма, которая всегда кажется меньше, чем есть на самом деле.

Преломление света в атмосфере Земли приводит к тому, что мы наблюдаем восход Солнца несколько раньше, а закат несколько позже, чем это имело бы место при отсутствии атмосферы. По той же причине вблизигоризонта диск Солнца выглядит заметно сплющенным вдоль вертикали.

78) Ближняя зона (антенны) — область, в которой направленные свойства антенны (диаграмма направленности) определяются законами геометрической оптики. Диаграмма направленности в ближней зоне описывается уравнениями Френеля.

Граница между ближней и дальней зонами^[1] зависит от размеров антенны, частоты и расстоянием, на котором измеряются параметры антенны.

Диаграмма направленности в ближней зоне антенны может быть восстановлена по измеренному амплитудо-фазовому распределению в апертуре с использованием преобразования Фурье. Для этого применяются специальные сканеры, размещённые в безэховой камере.

Измерения полей и диаграмм направленности антенн в ближней зоне производится для исследования параметров облучателей антенн, работающих в ближней зоне, либо для коррекции и калибровки каналов фазированных антенных решёток.

Исследование характеристик направленности антенных систем в ближней зоне может производиться с помощью антенных коллиматоров.

Дальняя зона (антенны) (зона Фраунгофера) — область, в которой плотность потока энергии излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от антенны^[1].

В дальней зоне направленные свойства антенны (диаграмма направленности) зависят только от углового направления, в отличие от ближней зоны, где направленные свойства определяются законами геометрической оптики.

Когда говорят о диаграмме направленности антенны, то обычно подразумевают диаграмму направленности антенны в дальней зоне.

Граница дальней зоны определяется соотношением размеров антенны и длины волны:

,

где r - расстояние от фазового центра антенны; D - максимальный габаритный размер антенны (размер апертуры); λ - длина волны.

79) написать выражение для комплексного коэффициента распространения

Коэффициент распространения волны в линии γ в общем случае является комплексной величиной и может быть представлен в виде:

,

(8)

где α — коэффициент затухания волны^[2] в линии; β — коэффициент фазы^[3]. 

Коэффициент затухания a и фазовая постоянная b зависят от величины отношения плотности тока проводимости   к плотности тока смещения   в проводящей среде при заданной частоте волны:

 

.