Обе компоненты изменяются во времени с угловой скоростью ш. Из формул (2.31) следует, что изменение координаты г точки наблюдения приводит к одинаковому изменению фазы обеих ко.м-понент. Поэтому учетом этого фактора в дальнейшем пренебрежем и будем анализировать только влияние постоянного фазового сдвига, определяемого углом б.

Значение угла б зависит как от координат точки 0(г, ф, 9), так и от характеристик излучения передающей антенны. Результирующий вектор напряженности электрического поля Е в точке О (г, ф, 9) определяется суммой векторов

Ее и Е

Изменение ориентации вектора Е обусловливает поляризационные свойства распространяющейся электромагнитной волны. В общем случае вектор Е может изменять во времени свою ориентацию, вращаясь относительно точки О и изменяя при этом свою амплитуду. В этом случае конец вектора описывает эллипс (на рис. 2.11а). Большая ось эллипса наклонена относительно оси Ф на угол фо, значение которого согласно [8] определяется по формуле

соза

а;-а,

(2.32)

Рассмотренный пример иллюстрпрует эллиптическую вращающуюся поляризацию электромагнитной волны. Направление вращения вектора Е может происходить от оси 9 к оси ф или наоборот - от оси ф к оси 9, что определяется значением угла б.

Например, если наблюдатель расположен в источнике излучения и смотрит вдоль направления распространения волны и для него перемещение вектора Е от оси 9 до оси ф совпадает с направлением перемещения часовой стрелки, то для [наблюдателя, расположенного на линии распространения волны и смотрящего на источник излучения, направление вращения вектора Е будет противоположным направлению перемещения часовой стрелки.

В радиотехнике принято следующее определение: электромагнитная волна имеет поляризацию с правосторонним вращением, если угловое перемещение вектора Е, наблюдаемое из источника по направлению распространения волны, совпадает с перемещением часовой стрелки (рис. 2. И в). Отметим, что знание направления вращения поляризации крайне важно при проектировании радиолиний с антеннами вращающейся поляризации, а также при анализе особых условий распространения радиоволн.

В частном случае, когда 0=09 и угол б = тл/2 (т = \, 3, 5, ...), наблюдается круговая поляризация. Направление вращения поляризации определяется значением угла б (рис. 2.11б,в).

В другом случае, когда Ь=тп (т=1, 2, 3, ...), результирующий вектор Е изменяется вдоль одного направления, что соответствует линейной поляризации волны (рис. 2.11г). Поворот вектора Е относительно оси ф на угол фо зависит от ад и а :

tg(Po = (-ir(V%) Д =1.2,3... (2.33)

В частном случае, когда a = Q и, следовательно, фо = 90°, наблюдается вертикальная поляризация, а напряженность электрического поля обозначается Е. Такая ситуация соответствует, например, волне, возбуждаемой вертикальным диполем.

Если же 9=0 и, следовательно, фо=тя, где т = 0, 1, 2, то поляризация горизонтальная, а напряженность электрического поля обозначается Ег. Такая ситуация соответствует, например, волне, возбуждаемой горизонтальным вибратором

В случае использования более сложной антенны вид поляризации может меняться при изменении координат точки наблюдения, что иллюстрирует рис. 2.12

Рис. 2.12. Изменение вида поляризации ивлуче-ния в зависимости от координаты точки наблюдения (9, ф): О, - круговая левосторонняя поляризация Ог - эллиптическая ле восторопняя поляриза ция; Оз -линейная вер тикальная поляризация О4 - эллиптическая пра восторопняя поляриза ция; Оз - круговая пра восторопняя поляриза ция; Об - диагональная поляризация

Эллиптическую поляризацию электромагнитной волны принято характеризовать коэффициентом эллиптичности поляризации, который определяется отношением длин большой и малой осей эллипса и выражается в децибелах. Для круговой поляризации коэффициент эллиптичности равен О дБ.

Явление поляризации можно интерпретировать либо как сложение двух линейных векторов Ед и Е (как мы и поступали), яибо как сложение двух векторов с круговой поляризацией, имеющих противоположное направление вращения [9]. На практике последнее свойство можно использовать для анализа поляризационных характеристик электромагнитной волны, применяя две антенны с круговыми поляризациями, отличающимися друг от друга только направлением вращения.

При распространении радиоволн может возникнуть ситуация, когда волна переотражается от каких-либо препятствий. При этом может измениться плоскость поляризации, о чем подробно сказано в работе [31].

2.2. Линии питания

Параметры линии питания. Электромагнитная волна может распространяться или в свободном пространстве, или вдоль линии передачи. В данном параграфе рассмотрим вопрос о распространении электромагнитной волны в линиях питания.

Следует различать длинные и короткие (в электрическом смысле) линии питания. Для первых характерно то, что их длина / сравнима или превышает длину волны к электромагнитного колебания, а для вторых длина линии / меньше длины волны.

При анализе линий питания будем рассматривать их как набор элементарных отрезков линии длиной Д/, обладающих индуктивностью AL, емкостью АС, сопротивлением AR и проводимостью ДО. На рис. 2 13а приведена схема линии питания, имеющей длину /, на рис 2.13f) - ее эквивалентная схема, на рнс 2.13е - схема четырехполюсника, который является эквивалентом элементарного отрезка Д/ линии питания.

(К ас

2 2

2 d£ 2

Рис 2.13 Длинная линия: a - схематическое изображение; б - эквивалентная схема, в - представление элементарного отрезка линии d\ в виде эквивалентного четырехполюсника

Удельное сопротивление линии Л Ом/м, представляет собой сопротивление линии, приходящееся на единицу длины. Этот параметр зависит от материала, из которого изготовлена линия питания, частоты колебания (эффект поверхностного тока), а также учитывает взаимодействие отдельных проводников линии питания.

Удельная индуктивность линии L Гн/м, представляет собой индуктивность линии L, приходящуюся на единицу длины линии. Этот параметр сильно зависит от конструкции линии и в слабой мере от частоты. Значение этого параметра, как правило, поддается точному расчету.

Удельная емкость линии С, Ф/м, представляет собой емкость линии С, приходящуюся на единицу длины линии Этот параметр определяется конструкцией линии. В частности, для двухпроводной линии удельная емкость определяется диаметром проводов, расстоянием между ними, а также диэлектрической проницаемостью среды. Диэлектрическая проницаемость Вг среды слабо зависит от частоты

Удельная проводимость линии G 1/Ом-м, характеризует потери, приходящиеся на единицу длины линии Этот параметр зависит от частоты н материала среды, в которой расположена линия питания:

Gi = aCi fg6,

(2.34)