Вопрос 37. Диаграмма направленности и мощность излучения элементарного электрического вибратора.

Рассмотрим более подробно выражение для амплитуды на­пряженности электрического поля, создаваемого в дальней зоне элементарным электрическим вибратором. Из (5.6) следует, что

При заданных амплитуде тока и длине вибратора амплитуда напряженности его электрического поля зависит от двух пере­менных: расстояния г и угла Э. При одном и том же расстоянии от вибратора (r = const) поле будет различным в зависимости от угла θ. Как уже отмечалось, амплитуда напряженности поля макси­мальна в плоскости, проходящей через середину вибратора, пер­пендикулярно его оси (θ = π/2), и равна нулю в направлении последней, т.е. при θ = 0 и θ = π.

Для более наглядного представления о характере излучения (направленных свойствах) антенны строят графики зависимости амплитуды напряженности поля или амплитуд ее составляющих от направления в точку наблюдения При r = const. Такие графики называют амплитудными диаграммами направленности или про­сто диаграммами направленности (ДН). Наиболее полную информацию о характере излучения дает пространственная диаграмма направленности. Она может быть построена, например, таким образом, чтобы расстояние от начала сферической системы координат до любой точки, характеризуемой углами θ и φ, было пропорционально отношению амплитуды на­пряженности электрического поля в данном направлении (θ, φ) к максимальной амплитуде для того же значения r. Во многих случаях построение такой диаграммы сложно, поэтому чаще пользуются диаграммами, показывающими зависимость амплиту­ды поля от одного из углов (θ или φ) при постоянном значении другого.

Диаграмма направленности, соответствующая φ = const, пока­зывает изменение амплитуды напряженности поля в меридиональной плоскости. Очевидно, что для ее определения по

известной пространственной диаграмме достаточно рассмотреть сечение последней плоскостью φ = const. Аналогично кривая, об­разованная пересечением пространственной диаграммы с поверх­ностью конуса θ = const, дает диаграмму направленности, постро­енную при θ = const. 

МОЩНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВИБРАТОРА

Средняя мощность, излучаемая в пространство ЭЭВ, нахо­дящимся в среде без потерь, равна среднему потоку энергии через любую замкнутую поверхность, окружающую вибратор, и может быть вычислена по формуле (1.144). Вычисление интеграла в (1.144) упрощается, если в качестве поверхности S, охватывающей вибратор, используется сфера с центром в начале координат и достаточно большим  радиусом  r,  чтобы выполнялось условие kr>>1. В сферической системе координат элемент поверхности . С учетом формулы (5.7) выражение (1.144) принимает вид

По аналогии с обычным выражением для мощности,  рас­ходуемой в среднем за период в электрической схеме на активном сопротивлении   (закон Джоуля-Ленца),  формулу (5.15) можно представить в виде

Коэффициент пропорциональности R_Σ между R_Σcp и  измеряется в омах и называется сопротивлением излу­чения. В свободном пространстве