Реферат Зони Френеля

АКАДЕМІЯ

Кафедра фізики

>Реферат на задану тему:

 

Тонка структура електромагнітного поля була в вільному просторі й за наявності екрануючих перешкод


Зміст

 

>Введение………………………………………………………………….…3

ПринципГюйгенса -Френеля, зониФренеля…………………………..4

>Дифракция радіохвиль наполуплоскости……………………………….8

>Заключение……………………………………………………………….12

>Литература………………………………………………………………..13


Запровадження

Слід зазначити, що з поширенні радіохвиль у вільному просторі різні нього не однаково впливають формування електромагнітного поля була в віддаленій від випромінювача точці прийому. У цьому можна виділити деяку область простору, у якій поширюється переважна більшість переданої в заданому напрямі енергії електромагнітних хвиль. Її розміри і конфігурацію визначають, виходячи з його відомого з курсу фізики принципуГюйгенса-Френеля.


ПринципГюйгенса -Френеля, зониФренеля.

Відповідно до принципуГюйгенса, кожна точка фронту що розпросторюється хвилі є джерелом нової сферичної хвилі. У цьому, якщо відомо становище фронту хвиліS(t) в певний час "t " (див. мал.1) і швидкість хвилі " ", то становище фронту в наступний час (>t + ) можна визначити поверхнеюS(t+ ), облямовує все вторинні хвилі. ПринципГюйгенса є суто геометричних і вказує способу розрахунку амплітуди хвилі, облямовує вторинні хвилі. Тому, розвиваючи зазначений принцип,Френель запропонував ідею когерентності вторинних хвиль та його інтерференції, що дозволяє визначати повне полі будь-якій точці простору як сукупність елементарних хвиль, випромінюваних "елементамиГюйгенса". Об'єднані ідеїГюйгенса іФренеля відомі у сучасної фізики й електродинаміки як "ПринципаГюйгенса -Френеля".

 

>Рис. 1

Використання цього принципу дозволяє не так важко визначити розміри і форму області простору поширення прямий електромагнітної хвилі.

З теорії електромагнітного поля відомо, кожен елемент фронту хвилі (елементГюйгенса), створений будь-яким первинним джерелом, є вторинним джерелом сферичної хвилі з характеристикою спрямованості яккардиоиди.

>Математически характеристика спрямованості зазначеного елемента описується функцією .

Якщо джерело електромагнітного поля перебуває у деякою точці А (рис. 2а), те повне полі точці прийому У можна визначити, спираючись на вищевикладене, скориставшись формулоюКирхгофа:

, (1)

де - величина поля на елементіГюйгенса, створювана первинним джерелом А;

>r’’ - відстань від елементаГюйгенса до точки прийому; .

                    а) б)

>Рис. 2

З огляду на те, що:

,повне полі точці У дорівнюватиме

. (2)

Оскільки форма поверхні має значення, візьмемо у якості цієї поверхні площину, розташовану на відстаняхr1 іr2 (>r1+r2 =>r) від точок Проте й У перпендикулярно траєкторії прямий хвилі (див. рис. 2б). У цьому фази елементарних хвиль визначатимуться співвідношенням =k(r' +r''), а центральної елементарної хвилі =kr =k(r1 +r2).

Для спрощення аналізу характеру і рівня вторинних елементарних джерел електромагнітних хвиль, розташованих лежить на поверхні P.S, на результуюче полі точці У, розділимо всю поверхню P.S на зониФренеля.

ЗонаФренеля - це частина поверхні фронту електромагнітної хвилі, що охоплює вторинні джерела, елементарні хвилі що у точці У розходяться за фазою лише на 1800, у своїй сусідні зониФренеля створюють на точці Упротивофазние поля.

>Математически розмір зони визначається вираженням:

 (3)

Якщо переміщати уявну поверхню P.S вздовж лінії АВ, то окружності радіуса опишуть поверхніеллипсоидов обертання.

Області простору між двома сусіднімиеллипсоидами обертання є просторовими зонамиФренеля (див. малюнок 3).

Попри те що, що площі зонФренеля

 (4)

на площині P.S однакові, амплітуди, створюваних ними полів у точці У убувають зі зростанням n, бо за цьому () - зменшується, аr'(r'') - збільшується. Тому результуюче полі точці У переважно створюється хвилями вторинних випромінювачів, розміщених у межах перших кількох зонФренеля.

Як свідчать розрахунки й другий експеримент, внаслідок взаємної компенсаціїпротивофазних полів сусідніх зонФренеля результуюче полі точці У визначається дією лише вторинних випромінювачів, розміщених у межах 1/3 першої зониФренеля (n = 1/3) з радіусом

. (5)

Розмір має важливе практичного значення, оскільки визначає розміри області істотною поширення радіохвиль.

                                                         

>Рис. 3

Результати експерименту (залежність |>Е/Есв| в вічку У від відносної величини отвориS/S1) показані малюнку 4.

>Рис. 4

З малюнка 4 слід, що напруженість поля за відсутності екрана Єсв дорівнює напруженості поля Є за наявності екрана з отвором, у яких площа, рівну P.S1/3, радіус якої -. Екран мало впливає величину поля була в точці прийому при n > 8 (8 зонФренеля).

>Дифракция радіохвиль на напівплощини.

Область, істотна поширення радіохвиль

>Дифракция - заокруглення електромагнітної хвилею зустрічних перешкод.

>Волновую теорію (принципиГюйгенса-Френеля) можна використати в практиці визначення множника ослаблення електромагнітної хвилі нарадиотрассе з перешкодою.

Це завдання вирішити не так важко, якщо перешкода як гори, пагорба тощо. апроксимувати площиною (малюнок 5).

 

>Рис. 5

Маючи малюнок 5, визначимо напруженість поля була в точці прийому У, використовуючи формулу (2). У цьому інтегрування у цьому вираженні здійснюватиметься лише з напівплощини, доповнювала екран (тобто. приZН), оскільки полі ЄP.S на тіньовий бік екрана одно нулю.

Шляхом введення деяких допусків і нових змінних, вираз (2) наводиться до виду

. (6)

Тоді множник ослаблення на трасі з перешкоджанням вигляді напівплощини визначається вираженням

. (7)

Тут параметр U0 дорівнює відношенню М до радіусу першоїполузониФренеля:

, (8)

де М - величина просвітку (відстань між прямий, що з'єднує точки приймання та передачі і кромкою екрана (перешкоди)).

Графік функції |>F(U0)| зображений малюнку 6.

>Рис. 6

За таким графіку легко визначити область, істотну поширення радіохвилі. Аналіз функції |>F(U0)|, представленої малюнку 6, показує, що з М = 0, тобто. коли траєкторія хвилі стосується крайки екрану й все зониФренеля виявляються наполовину прикритими, полі точці прийому становить0,5Есв. При збільшенні просвітку (М > 0) між прямим променем і кромкою екрана полі точці прийому швидко зростає до величини, приблизно рівної полю у вільному просторі. Це має місце при М = .

Тому величину , котру визначаємо співвідношенням (5), називають радіусом області, істотною поширення прямий хвилі.

>Областью, істотною дляРРВ, називають область простору між передавачем і приймачемЭМВ як параболоїда обертання з радіусом у площині поперечного перерізу, рівним , перешкоди розташовані поза цій галузі не впливають до рівня сигналу у точці прийому.

Залежно від величини М розрізняють такі види радіорелейних трас:

- закриту, якщо М < 0 (край екрана вище траєкторії хвилі);

- напіввідчинену, якщо 0 М <;

- відкриту, якщо М .

Поперечні розміри області істотною поширення зменшуються із зменшенням, і навіть з наближенням до жодного з кінців траси. Найбільший радіус області відповідає серединірадиотрасси

.


Укладання

Сучасний етап розвитку суспільства характеризується використанням величезної кількості радіоелектронних засобів, що з генеруванням, передачею, прийомом і перетворенням електромагнітних коливань. Функціонування одних РЕМ супроводжується створенням випадкових перешкод електромагнітних перешкод й інших РЕМ. У цьому виникають проблеми забезпечення електромагнітну сумісність РЕМ, позаяк у силу об'єктивних властивостей радіочастотного спектра, великої потужності радіопередавачів і високої сприйнятливості сучасних радіоприймачів погіршуються можливість одночасного функціонування РЕМ без істотного зниження якості і швидкості передачі повідомлень.


Література

 

· ">Электродинамика і розповсюдження радіохвиль"С.Сергеев, Орел,ВИПС

· «Основні закономірності поширення прямих радіохвиль й досвід роботи радіоліній». Лазоренко, Орел,ВИПС

· «>Радиопередающие устрою»,Шагельдян В.В., Москва


Схожі реферати:

Навігація