22.2. Излучение электромагнитных волн

При радиосвязи энергию модули­рованного тока радиочастоты на выходе фидера передатчика необхо­димо преобразовать в энергию электромагнитных волн. Такое пре­образование осуществляется при помощи передающей антенны и назы­вается излучением электро­магнитных 'волн. Процесс излу­чения можно пояснить на примере длинной линии (см. п. 22.1). Из курса электротехники известно, что пе е-менный ток I и переменное напряже­ние и образуют вблизи проводов линии соответственно переменные поля: магнитное с напряженностью Я и электрическое с напряженно­стью Е. Эти поля образуют электро­магнитную волну, в которой векторы Ё и Н взаимно перпендикулярны, а направление распространения ее определяется вектором Умова — Пойнтинга 3. Модуль \S\ =Sq = EH характеризует мощность электро­магнитной волны, проходящую через

лярную направлению движения этой волны.

В линии, работающей в режиме бегущей волны г и и, Е и Н совпадают по фазе. Поэтому^изменение направ­лений векторов Ё и Й на обратное происходит одновременно, и вектор S имеет постоянное направление от генератора к нагрузке, в которую электромагнитная волна после рас­пространения вдоль линии со скоро­стью v= l/i/i]i отдает свою энергию, частично растрачивая ее в активном сопротивлении проводов.

Рассмотрим теперь разомкнутую двухпроводную линию (рис. 22.3, а) и выделим на ней два эле­ментарных участка А а В, удален­ных друг от друга на расстояние /. Ток на участке A M=/_msina>f создает синфазный магнитный поток ф_л=ф_тзто)/. Электромагнитное по­ле распространяется с конечной ско­ростью, поэтому магнитное поле, возникшее на участке А, достигает участка В спустя некоторое время, и магнитный поток Ф_в, вызван­ный током ( , отстает от Ф. по фазе на угол W = 2nl/k (рис. 22.3, б). ■ Поскольку в данной линии суще­ствует режим стоячих волн, при котором токи в любом сечении синфазны, то поток Ф_в отстает по фазе от тока i на угол W. э.д.с, индуцируемая магнитным потоком, а следовательно, и напряженность электрического поля Е отстают по фазе от потока Фв на угол 90 °. Вектор Ё можно представить в виде двух составляющих: реактивной Е\, сдви­нутой относительно тока ig на угол 90 °, и активной £г, находящейся в проти-вофазе с ie- Первая характеризует энергию поля, которая в первую половину пеоиола покидает провод,

а во вторую возвращается в него. Вторая характеризует энергию, кото­рая покидает провод и поглощается окружающей средой, т. е. излучается. Для увеличения Е₂, а следова­тельно, и интенсивности излучения следует увеличивать угол Ч^; = 2л;/Д, для чего длина провода / должна быть достаточно большой и соизме­римой с длиной волны X. Следует отметить, что при малом расстоянии между проводами двухпроводная линия (см. рис. 22.3, а) не излучает энергию, так как равные и противопо­ложно направленные токи в проводах возбуждают противофазные электро­магнитные поля, которые взаимно компенсируются. Положение изменя­ется, если провода линии развернуть (рис. 22.3, в), в результате чего токи будут протекать в одном направле­нии. Эффект компенсации электро­магнитных полей исчезает и появля­ется излучение с удвоенной энергией. Образующаяся таким образом антен­на получила название симметричный вибратор.