2. Сравнение
экспериментальных результатов
Для выполнения поставленной
задачи были использованы хорошо
проанализированные экспериментальные
результаты по исследованию ближнего ЭМ поля на
длинных волнах, приведенные в обзорной
монографии коллектива авторов под руководством
Альперта [17, с. 836- 845]. В Главе VI, "Скорость
радиоволн", исследуется закономерность
изменения дополнительной фазы * в ближней зоне
источника поперечных ЭМ волн. Согласно выводам
авторов, стандартная "…формула вертикальной составляющей
электрического поля диполя… с учетом фазы волны
имеет вид |
|
(19) |
где E z - вертикальная составляющая
электрического поля диполя;
W - мощность излучателя в
киловаттах;
f( ) и
соответственно модуль и фаза функции ослабления f( ); |
l- т.н. численное расстояние, при |
; |
- волновое число
для воздуха (принимаем здесь для воздуха n0
= 1 ); |
- длина волны;
. -
диэлектрическая постоянная земной поверхности.
Однако формула (19) верна лишь на расстояниях r (4 5) от излучателя"
[18, с. 837]. Иными словами, только в области,
превышающей пять длин волн от излучателя,
справедливо предположение о распространении
длинных волн в волноводном слое между
поверхностью и ионосферой, на основе которого
была получена формула (19).
"Фазовая же
структура электромагнитного поля и скорость
радиоволн имеют … некоторые особенности именно
на более близких расстояниях, примыкающих
непосредственно к антенне. В этой зоне
необходимо пользоваться для расчётов более
сложной формулой, имеющей вид [19] |
|
(20) |
где k2 = k1( ')1/2 = k1[ - i(4 / )]1/2 ; - электрическая проводимость земли.
Значения f( ) и вычисляются сложным
образом с помощью рядов" [18, с. 837]. "Приведенные выше
формулы относятся к случаю вертикального диполя,
помещённого на поверхности земли. С приближением
к точке излучения на расстояниях r  начинает сказываться влияние конечных
размеров антенны. Поэтому формула (20) становится
непригодной для точных расчётов структуры поля.
Строгих формул электромагнитного поля,
учитывающих как конечные размеры антенны, так и
конечную проводимость земли, не имеется. Однако
анализ структуры поля вблизи антенны показал,
что на этих расстояниях вполне пригодны формулы,
выведенные для случая, когда проводимость земли
принимается равной бесконечности. В этом случае
фаза z
вертикальной компоненты E
определяется выражением |
|
(21) |
[18, c. 838-839], где R1 , R2
, R0 - расстояния до верхнего, нижнего и
зеркального концов антенны соответственно, 0 - т.н.
укорочение антенны, т.е. отрезок, который
дополняет длину антенны до /4.
|

Рис. 3. Теоретическая зависимость
фазы z от r/ в ближней области антенны: 1 - антенна с удлинением при = ; 2 - антенна с укорочением при = ; а - вертикальный диполь
при = 1,7*106 CGSE и = 4. [17, с. 840, рис. 122.4]
|
"Построенные по
формуле (21) кривые зависимости z от r/ для различных значений
0 (рис. 3), иллюстрируют детали
изменения фазы волны вблизи антенны; на этом же
рисунке для сравнения приводится кривая z, рассчитанная по формуле (20) для
= 1,7*106 CGSE и
= 4" [18, с. 839].
Из представленного графика
видно, что расчётные кривые, построенные по обеим
вышеуказанным формулам, предсказывают конец
ближней зоны в пределах r = , хотя, как
указывалось самими авторами, область ближнего
поля значительно больше. Другим недостатком
приведенных расчётных кривых является плохое
соответствие кривой а кривой 2, при
одновременном хорошем соответствии этой кривой а
кривой 1 в непосредственной близости к
излучателю. Тем не менее данные построения
показывают, что в ближней зоне ЭМ излучателя фаза
не постоянна, как это следовало бы при отсутствии
в этой области бегущей волны. Это дополнительно
свидетельствует о неправомерности
пренебрежения фазой запаздывания в ближней
области, на что было указано в работе [11]. |