где п=Цгег -коэффициент преломления среды; для обычных сред л>1.

Длина волны в идеальном диэлектрике меньше длины волны в свободном пространстве (Я,Хо) и определяется по формуле

Я. = V = Ел. (2.11)

На рис. 2.2 схематично показано изменение длины волны при переходе от свободного пространства к диэлектрику.

Рис. 2 2. Условное изображение плоской волны, распространяющейся в свободном пространстве и диэлектрике

Для обычных сред Цг = 1. Поэтому соотношение (2.11) можно упростить (Я дана в метрах, / - в мегагерцах):

я = Яо/ 1/87 = /ся,о = зооа:/л (2.12)

где К - коэффициент замедления. Например, длина волны, равная в свободном пространстве Хо=10 м, при распространении в воде (ег = 80) составит Я,=Ло/V80= 1,11 м.

Расстояние между двумя точками можно выразить числом длин волн

хХ.

(2.13)

Очень часто в антенной технике используется еще один параметр, называемый волновым числом или фазовой постоянной и представляющий собой отношение 2п к длине волны, т. е.

й = 2я/Я, = {оУГ11 = ( /о, (2.14)

где k дано в радианах иа метр.

Очевидно, что для свободного пространства

* = 2лАо = 2л с. (2.15)

Умножив обе части уравнения (2.13) на (2.15), получим расстояние между двумя точками, выраженное в радианах:

;г = 2ял:. (2.16)

Пример: при длине волны Я=2 м и расстоянии между двумя точками /-=0,25 м можно с помощью формулы (2.13) получить, что д;=1/8. Это же расстояние, выраженное в радианах, равно йг=л/4, что соответствует расстоянию в градусах ifer=45°.

в диэлектрике с потерями в формулу (2.10) следует подставить вместо бг значение 8%. определенное по формуле (2.5). В результате получим, что в среде с потерями скорость распространения зависит от частоты. Такие среды называются дисперсионными. Этн среды читателю хорошо известны из оптики. Например, стеклянная призма расщепляет световую волну. Дисперсия возникает в линиях передачи, а также при прохождении радиоволн через такие среды, как ионосфера, поверхность земли и т. п Необыкновенно сильная дисперсия наблюдается в газовых средах при ре-зонансах, вызванных совпадением частоты радиоволны с собственной частотой молекул газа.

В случае, огда длина в.олны Я>ег/60а, овойстаа среды становятся сходными со свойствами проводника. В противоположном случае, т. е. когда Я<8г/60о, среда обладает свойствами диэлектрика. Для сухой почвы первое условие соответствует диапазону коротких волн, для морской волны - диапазону УКВ, а для ионосферы (в зависимости от степени ионизации) -диапазону средних или коротких волн.

В Дисперсионных средах следует различать три различные скорости: волновую v, фазовую Уф и групповую v.

В радиосвязи в качестве носителя информации используется волна несущей частоты. Сама по себе эта волна не передает информации. Информация заключена в изменениях ее параметров: амплитуды, частоты и фазы.

При прохождении импульса радиоволны через дисперсионную среду из-за различия в скоростях распространения различных синусоидальных компонент (из которых, собственно говоря, и состоит имшульс) происходит 1и кажвние формы имтульса (рис. 2.3). Более подробную информацию по этому вопросу можно найти в гл. 4, а также в литературе [1, 3 и 4].

Рис. 2.3. Искажение формы импульса при прохождении волны через дисперсионную среду: а - иедисперсионная; б - дисперсионная среда

Волновая, фазовая и групповая скорости. Волновая скорость V - скорость, определенная уравнением (2.10). Для синусоидальной волны точка постоянной фазы перемещается по лучу в направлении рашр остр а нения волны с волновой скоростью v.

Фазовая скорость Уф-скорость перемещения точки с постоянной фазой, перемещение которой не обязательно совпадает с на-правлавием распространения волны. Фазовая скорость равна или больше eovTiHOBoft скорости: Сфс.

Г рутовая скорость Vr - скорость перемещения энергии и информации, содержащейся в волне несущей частоты. Ее значение находится в пределах ОУгс .

Понятия фазовой и групповой скоростей связаны с дисперсионными свойствами среды и играют большую роль при анализе некоторых антенн.

Предположим, что источник S излучает эДектромагнитную волну частотой /. На рис. 2.4а показано, каким образом происходит распространение волны от источника: Сплошными линиями показаны фазовые фронты, отличающиеся друг от друга на 2л, а пунктирными линиями - фазовые фронты, фаза которых отличается от фазы первых фронтов на я. Точка В отстоит от источника S на расстоянии R=mX (на рисунке /п = 8). Волна от источника 5 достигает точки В за время ti = Rlv = mKlv. В данной ситуации скорость v совпадает с фазовой скоростью Иф.

Рис. 2.4. Распространение радиоволны:

а - в свободном пространстве, б - в среде, ограниченной двумя экранами

Теперь установим на пути распространения волны SB препятствие, не пропускающее прямую волну (рис. 2.46). Дополнительно установим по обе стороны от прямой SB два экрана, перпендикулярные плоскости R и целиком отражающие волну. Энергия, излученная источником S под углом а в направлении экранов, после отражения в точках Лз проходит в точку В. В точке В обе волны складываются и их равнодействующая в направлении SB такова, как если бы преграды не было.

Рассмотрим теперь явления, происходящие на поверхностях экранов Р - Р. Очередные гребни волн частотой f и длиной % достигают одновременно нескольких точек Аи Л2, Лз, Ai, ... поверхности Р~Р. Расстояния между этими точками составляют In, i23, /34, ... соответственно. Из рисунка видно, что /12>/2з>/з4 и т. д. Напомним, что частота колебания для любой точки на поверхности экранов постоянна.

В начальный момент времени до точки Лз дойдет гребень волны, обозначенный на рисунке цифрой 5, до точки Л4 - гребень 6. Через время 7=1 до точки Лз дойдет гребень 4, а до точки