Распространение радиоволн в поглощающих средах

 

Изменение амплитуды напряжённости поля при распространении плоской волны с расстоянием:

 

,

 

где: Е₀ – напряжённость поля в начале отсчёта расстояния;

d – коэффициент поглощения;

х – расстояние.

 

Среды, по своим свойствам приближающиеся к идеальному диэлектрику, удовлетворяют условию: ℇ׳≫60lσ. Для таких сред скорость распространения волны:

.

 

Коэффициент поглощения:

 

.

 

Среды, по своим свойствам приближающиеся к проводнику, удовлетворяют условию: ℇ׳≪60lσ. Для таких сред скорость распространения волны:

.

 

Коэффициент поглощения:

 

,

где: ℇ׳ - относительная диэлектрическая проницаемость среды; σ – удельная проводимость среды.

 

Порядок выполнения расчетов

1. Определить плотность потока мощности при распространении волны в свободном пространстве, если действующее значение напряжённости магнитной составляющей поля плоской ЭМВ составляет 13 мкА/м.

Решение

Действующее значение напряжённости электрической составляющей поля волны определим из выражения:

 

⇒ 4.9 10^-3 В/м = 4.9 мВ/м.

 

Плотность потока мощности:

 

= 63.7 нВт/м².

 

2. Определить напряжённость поля на расстоянии 1000 км при распространении в свободном пространстве, если мощность излучения составляет 100 Вт, коэффициент направленного действия излучения антенны равен 1000.

Решение

 

Действующее значение напряжённости поля:

 

.

 

3. Определить, во сколько раз уменьшится амплитуда напряжённости поля волны с частотой 60 кГц на расстоянии 10 м при распространении в морской воде.

 

Решение

 

Длина волны в свободном пространстве

 

.

Для морской воды ℇ׳=80; σ=4 См/м;

 

60lσ=60·5000·4=1.2·10⁶;

 

ℇ׳≪60lσ.

 

Для частоты 60 кГц морская вода по своим свойствам приближается к проводнику. Коэффициент поглощения для такой среды

 

.

 

Уменьшение амплитуды поля определим из выражения:

 

⇒ .

 

4. Определить, во сколько раз уменьшится амплитуда напряжённости поля при распространении в сухой почве на расстояние 2м, если длина волны в свободном пространстве равна 2м.

Решение.

Для сухой почвы ℇ׳=4; σ=0.001 См/м;

 

60lσ=60·2·0.001=0.12;

 

ℇ׳≫60lσ.

 

Сухая почва для частоты 150 МГц (l=2м) может по своим свойствам рассматриваться как диэлектрик. Коэффициент поглощения для такой среды:

 

,

 

т.е. на расстоянии 2м напряжённость поля уменьшится в 1.2 раза.

 

 

Содержание отчёта:

1. Цель занятия

2. Основные соотношения.

3. Результаты выполнения индивидуального задания.

4. Выводы по результатам выполнения индивидуального задания.

 

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные свойства радиоволн.

2. Каково деление радиоволн на поддиапазоны?

3. Напишите основные уравнения электродинамики.

4. Как определить длину волны по известной частоте?

5. Каково влияние среды на распространение радиоволн?

6. Какие факторы влияют на распространение радиоволн?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ВОЛНОВОДНЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ

 

Цель занятия: по имеющимся данным рассчитать параметры и характеристики волноводных линий передачи электромагнитной энергии.