Интерференция и дифракция электромагнитных волн

Многие задачи технической электродинамики связаны с определением поля, возбуждаемого некоторой системой излучателей. Сложение волн, приходящих из нескольких источников, с учетом фазовых соотношений между ними называется интерференцией.

Часто возможна такая постановка задачи:

• 1) каждый источник является элементарным электрическим или магнитным излучателем;
• 2) точка наблюдения находится в дальней зоне любого излучателя системы.

Волна, возбуждаемая каждым отдельным излучателем, является сферической. Вводя в точке размещения к-то источника локальную сферическую систему координат (r_k, 0_fc, ф_/(), полярная ось которой совпадает с направлением элемента тока, на основании принципа суперпозиции можно записать выражение для напряженности электрического поля в точке наблюдения Р:

где 1_к — ток в к-м излучателе; F_k (0_fc, (p_fc) — векторная функция, определяющая направленность и поляризационную характеристику излучателя; R_k — длина отрезка, соединяющего точку Р с к-м излучателем.

В антенной технике часто рассматриваются задачи, когда излучатели в системе одинаковы, а точка наблюдения значительно удалена от них, поэтому всю излучающую систему, например передающую антенную решетку, можно считать единым точечным источником. Следовательно, лучи, соединяющие точку наблюдения с точками размещения излучателей, можно считать параллельными. Тогда результирующее поле.

Здесь F (0,cp) — функция, описывающая направленные свойства одиночного элемента; /(0,<�р) — комплексная функция двух угловых координат, называемая множителем направленности системы.

Если электромагнитная волна определенного вида (плоская, цилиндрическая, сферическая) падает на объект, отличающийся по своим электродинамическим свойствам от окружающей среды, то наблюдается явление дифракции волны на объекте.

Для решения задач дифракции необходимо определить распределение токов на препятствиях, вызванных падающей волной, а затем просуммировать переизлученные поля по принципу суперпозиции, т. е. между интерференцией и дифракцией есть много общего.

Вопросы для самопроверки

• 1. Как связан исток вектора А с потенциалом ф?
• 2. Почему в формуле Е = —дА / dt —grad ф первое слагаемое правой части называют вихревой, а второе — потенциальной составляющей?
• 3. Почему потенциалы А и ф называют запаздывающими потенциалами? Зависит ли запаздывание по фазе (измеряемое в радианах) от частоты?
• 4. От каких факторов зависит мощность, излученная электрическим и магнитным диполями?
• 5. Правильно ли записан критерий дальней зоны R з> v/co?
• 6. С какого расстояния начинается дальняя зона у излучателя, работающего на частоте 300 МГц?
• 7. Что такое дифракция?
• 8. В чем заключается отличие дифракции от интерференции?
• 9. В чем заключается отличие дифракции от дисперсии?
• 10. Всегда ли div, А = 0?
• 11. Где следует располагать и как ориентировать петлю для возбуждения заданной волны в волноводе?
• 12. Где следует располагать и как ориентировать щель в боковой стенке волновода для возбуждения заданной волны при облучении внешним полем?