Дослідження поля електричного диполя Герца

Мета роботи: дослідження просторового розподілу характеристик електромагнітного поля, яке збуджується електричним диполем Герца, і вплив відбиваючої поверхні на діаграму спрямованості диполю.

Короткі теоретичні відомості

Елементарний електричний збуджувач електромагнітного поля реалізується як короткий, порівняно з довжиною хвилі. Відрізок провідника з електричним струмом – диполь Герца. Оскільки дов­жи­на провідника значно менша за довжину хвилі , то в усіх його точках амплітуди і фази електричного струму практично однакові. Ці обставини значно спрощують процедури математичного аналізу структури електромагнітного поля, яке збуджується електричним диполем Герца у вільному просторі. На рис. 2.1 в сферичній системі координат зображені компоненти електромагнітного поля у довільній точці дальньої зони випромінювача: меридіональна скла­дова Е _q вектора напруженості електричного поля та азимутальна складова вектора напруженості магнітного поля Н _j

.

Комплексні амплітуди складових векторів напруженостей електричного і магнітного полів, збуджених електричним диполем у дальній зоні, тобто на відстанях , визначаються на підставі співвідношень:

,

де – комплексна амплітуда електричного струму диполя; – коефіцієнт фази; – колова частота; – абсолютна діелектрична проникність навколишнього простору.

На рис. 2.1 також зображене взаємне розміщення векторів і в дальній зоні для кутів і . На ньому літерою позна-

чено вектор Умова–Пойнтінга. Електричний диполь знахо­диться в центрі

координат­ної системи, його вісь спів­падає з віссю . З рис. 2.1 видно, що вектор напру­женості електричного поля перпендикулярний радіу­су і розташований в меридіональ­ній (вертикальній) площи­ні, що проходить

через вісь диполя. Вектор напру­же­ності магнітного поля є перпендикулярним до вектора напруженості елек­тричного поля і розташовується в азімутальній (горизонтальній) площині, яка перпендикулярна осі електричного диполя. Напрям вектора Умова–Пойнтінга співпадає з напрямом радіуса-вектора .

Нормована функція, що визначає залежність поля (2.1) від кутових напрямків і :

(2.2)

зветься характеристикою спрямованості (хС), а її графічне зображення – діаграмою спрямованості (ДС) диполя.

На рис. 2.2,а зображена нормована ДС диполя Герца в вертикаль-

ній площині, а на рис. 2.2,б – в горизонтальній площині.

Рис. 2.2

Із співвідношення (2.2) і рис. 2.2 випливає, що значення напруженості поля диполя Герца залежить від кута , але не залежить від кута .