www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Propagacja fali elektromagnetycznej

Natężenie pola

kierunek propagacji

Rysunek 1. Wektory pola elektromagnetycznego

kierunek propagacji

Rysunek 1. Wektory pola elektromagnetycznego

Natężenie pola

Jeśli w przewodniku płynie prąd zmienny, to wokół niego powstaje pole elektromagnetyczne. Jeśli przewodnik jest otwarty i zasilany przez generator, to w pewnych warunkach (tzw. warunki emisji) pole elektromagnetyczne może odbijać się od końca przewodnika i rozchodzić się w wolnej przestrzeni jako fala elektromagnetyczna (patrz rozdział "Anteny radarowe").

Ze względu na dwoistą naturę pola elektromagnetycznego, aby opisać jego natężenie, należy znać jego natężenie elektryczne i magnetyczne. Czasami w podobnym kontekście używa się również terminów natężenie pola elektrycznego i natężenie pola magnetycznego. Obie składowe całkowitego pola elektromagnetycznego są wektorami oscylacyjnymi, których wzajemna orientacja jest sztywno określona w przestrzeni (rys. 1). Tutaj E oznacza wektor natężenia pola magnetycznego, a H - wektor natężenia pola magnetycznego. Gęstość strumienia mocy, czyli energii przypadającej na jednostkę czasu przez jednostkę powierzchni, przenoszonej przez falę elektromagnetyczną opisuje wektor Poyntinga, oznaczany symbolem S. W przypadku rozchodzącej się harmonicznej fali elektromagnetycznej wektor Poyntinga będzie oscylować i zawsze będzie zorientowany w kierunku rozchodzenia się fali.

Wektor Poyntinga definiuje się jako iloczyn wektorowy wektorów napięć elektrycznych E i H:

wektor natężenia pola elektrycznego, [V/m];
wektor natężenia pola magnetycznego, [A/m];
Wektor Poyntinga, [VA/m²];
wektor natężenia pola elektrycznego, [V/m];
wektor natężenia pola magnetycznego, [A/m];
Wektor Poyntinga, [VA/m²];

Jak widać z powyższego wzoru, jednostką miary wektora Poyntinga jest VA/m², czyli moc (lub energia w jednostce czasu) na jednostkę powierzchni!

Rys. 2: Gęstość mocy pola nadajnika niekierunkowego maleje wraz z rozszerzaniem się geometrii propagacji

Rys. 2: Gęstość mocy pola nadajnika niekierunkowego maleje wraz z rozszerzaniem się geometrii propagacji

Gdy energia o wysokiej częstotliwości jest wypromieniowywana za pomocą promiennika izotropowego, rozchodzi się ona jednakowo we wszystkich kierunkach. Powierzchnie o tej samej gęstości mocy są więc koncentrycznymi kulami o powierzchni ( A= 4π·R² ) wokół promiennika. Ta sama ilość energii rozchodzi się na coraz większą powierzchnię kuli o rosnącym promieniu. Wynika z tego, że gęstość mocy na powierzchni kuli maleje wraz ze wzrostem promienia kuli (rys. 2).

Wyraźnie widać, że spadek gęstości mocy jest proporcjonalny do kwadratu odległości między nadajnikiem a punktem obserwacji. Zmniejszanie się natężenia składowych pola (elektrycznego E i magnetycznego H) jest proporcjonalne do pierwszej potęgi odległości, czyli ma charakter liniowy. Obecność jakichkolwiek substancji pochłaniających na drodze propagacji pola (deszcz, mgła, chmury) powoduje dodatkowe zmniejszenie gęstości mocy.