Зоны Френеля

ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ

Для выделения из всего окружающего пространства той области, которая существенна для распространения радиоволн отпередающей к приемной  антенне на пролете РРЛ, необходимо воспользоваться принципом Гюйгенса–Френеля. Этот  принцип впервые был сформулирован в 1690 г. нидерландским физиком Христианом Гюйгенсом (1629–1695) и в 1818 г. доказан французским физиком Огюстом Жаном Френелем (1788–1827). В соответствии с этим принципом  распространение электромагнитной энергии на пролете РРЛот передающей антенны(A) к приемной (B)  (рис. 2.4) может быть представлено следующим образом: электромагнитная энергия переносится из точки Aк точке B с помощью фронта волны, представляющего собой  бесконечную плоскость,проведенную перпендикулярно линии, соединяющей центры передающей и приемной антенн (точки Aи B). Этот фронт волны движется  со скоростью м/с. Каждая точка этого фронта волны представляет собой элементарный вторичный источник излучения, т. е. в каждый момент времени сосредоточенный источник энергии из передающей антенны как бы переносится на фронт волны и «размазывается» по этому фронту. Таким образом, в каждый момент времени  в точке приема сигнал образуется геометрическим суммированием бесконечно большого числа сигналов, приходящих от отдельных вторичных источников будет иметь вид, показанный на рис. 2.5. Если суммирование производить  с определенным шагом вдоль фронта волны симметрично относительно линии AB, то получится ломаная линия (рис. 2.5. а); если же суммировать поля от каждого вторичного источника, то ломаная линия векторной диаграммы превратится в плавную кривую, а результирующий вектор напряженности поля  будет замыкать концы этой кривой (рис. 2.5,б). [pic 1][pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Если просуммировать поля от всех вторичных источников фронта волны, то можно обнаружить следующую закономерность: по мере удаления в обе стороны от центра фронта волны ( точки Oна рис. 2.6 ) наступает такой момент, когда поля от вторичных источников окажутся в противофазе ( сдвиг фазы на π ) с полем в центре фронта волны. Это будет соответствовать разности хода ADB –AB =λ/2. Суммарная напряженность поля от вторичных источников области DODʹ будет определяться вектором ( рис. 2.7 ). Эта область называется первой зоной Френеля. Перемещая фронт волны по длине пролета (линии AB ), можно отметить другие граничные точки первой зоны Френеля. Эта зона представляет собой эллипсоид вращения с фокусами в центрах передающей и приемной антенн ( точки Aи B ).[pic 5]

[pic 6]

При дальнейшем увеличении расстояния от точки O напряженность поля в точке приема(точка B) будет уменьшаться вследствие того, что поля от вторичных источников будут складываться в этом случае в противофазе с полями первой зоны Френеля. При разности хода лучей AMB–AM=λсуммарная напряженность поля в точке B вновь изменит фазу ( вектор на рис. 2.7 ). Это обозначает границу второй зоны Френеля, которая представляет собой также эллипсоид вращения, конфокальный с эллипсоидом первой зоны Френеля. Если продолжить суммирование полей от вторичных источников, все более удаляясь от центра O, то картина будет периодически повторяться.[pic 7]