§ 2.9. Распределение напряженности поля вибратора в вертикальной плоскости

Приведенные выше формулы (2.54), (2.55) позволяют рассчитать величину напряженности поля, создаваемого вертикальным вибратором, расположенным вблизи полупроводящей поверхности, непосредственно на этой поверхности.

Расчет напряженности поля на некоторой высоте над поверхностью является весьма трудоемким. Однако такие расчеты проводились и дали возможность построить картины распределения амплитуды напряженности поля в вертикальной плоскости.

Распределение в вертикальной плоскости величины напряженности электрического поля вертикального вибратора, находящегося на полупроводящей поверхности, имеет сложный вид. Исследования распределения поля проводились как расчетным, так и экспериментальным путем. Примеры распределения напряженности поля для распространения средних волн над сушей приведены на рис. 2.29 [6]. Здесь каждая кривая показывает изменение амплитуды напряженности поля при перемещении точки наблюдения по окружности, описанной в вертикальной плоскости вокруг излучателя, принятого за центр. Кривые построены для разных расстояний от источника, различных длин волн и соответствующих им разных численных расстояний ρ. За единицу принята напряженность поля, которая получилась бы от данного источника в свободном пространстве.

Рис. 2.29. Распределение напряженности поля вертикального вибратора, расположенного на полупроводящей поверхности (ε = 10, 60γλ = 1000): а - r = 16 λ, ρ = 0,005; б - r = 160 λ, ρ = 0,50; в - r = 800, ρ = 2,50

Из кривых видно, что с увеличением высоты над поверхностью поле излучателя сначала убывает (рис. 2.29, а, б), что соответствует ослаблению поверхностной волны, достигает на некоторой высоте минимума, а затем начинает быстро увеличиваться. В зоне увеличения поля с высотой расчет его ведется по интерференционной формуле (см. § 2.3). Пунктиром показано распределение напряженности поля, получающееся при расчете только по интерференционной формуле. Видно, что в этом случае напряженность поля вблизи поверхности Земли получается равной нулю.

Характерной особенностью приведенных диаграмм является зависимость их вида от расстояния до излучающей антенны. На небольших расстояниях напряженность поля вблизи Земли относительно велика (рис. 2.29, a), а затем затухание поля вблизи Земли происходит быстрее, чем на некоторой высоте над Землей, и на значительном расстоянии поле вблизи Земли почти отсутствует, тогда как на некоторой высоте оно еще имеет заметную величину (2.29, в). Картина распределения напряженности поля зависит также от электрических свойств почвы и длины волны.

Для идеально проводящей поверхности диаграмма имела бы вид полуокружности радиуса, равного единице, лежащей диаметром на горизонтальной оси. Диаграммы, приведенные на рис. 2.29, характеризуют распределение напряженности поля над поверхностью, в которой плотность токов проводимости преобладает над плотностью токов смещения. В [6] приведены аналогичные диаграммы для случая, когда в поверхности Земли преобладает плотность токов смещения.

Область пространства, существенная при распространении радиоволн, расположена непосредственно на поверхности Земли, если излучатель и приемная антенна помещены на поверхности Земли. По мере поднятия приемного пункта над поверхностью область, существенная при распространении, поднимается над поверхностью и соприкасается с ней только вблизи излучающей антенны.