Элемент Гюйгенса (ЭГ). Система координат, связанная с ЭГ. Электрическое и магнитное поле ЭГ в плоскости YOZ. ДН ЭГ в плоскости YOZ

Каждая точка фронта волны, созданной каким-либо первичным источником, является вторичным источником сферической волны. Это предположение называют принципом Гюйгенса.

Элемент Гюйгенса –– гипотетический излучатель, соответствующий бесконечно малому элементу волнового фронта плоской электромагнитной волны линейной поляризации. Элемент Гюйгенса вводится в теорию антенн в связи с применением принципа эквивалентных поверхностных токов (электрического и магнитного) –– аналога известного из оптики принципа Гюйгенса.

Практически элемент Гюйгенса можно представить как элемент фронта распространяющейся волны. Магнитное поле, действующее на этом элементе,

можно заменить эквивалентным электрическим током, а электрическое поле-эквивалентным магнитным током. Таким образом, элемент Гюйгенса можно рассматривать как элементарный излучатель, обтекаемый электрическими и магнитными токами. Так как векторы Е и Н свободно распространяющейся волны взаимно перпендикулярны, то эквивалентные им электрические и магнитные токи также будут взаимно перпендикулярны. Расположим прямоугольный элемент Гюйгенса (плоскую прямоугольную площадку ∆S = l₁l ₂) в плоскости ХОΥ так, чтобы начало координат совпадало с его центром. Ориентация касательных составляющих векторов Е и Н на площадке ∆S, соответствующая некоторому моменту времени t₀, показана на рис. 5.26, а ориентация электрических и магнитных токов, эквивалентных этим составляющим, в тот же момент времени t₀ - на рис. 5.27. Элемент Гюйгенса обладает однонаправленными свойствами: максимум излучения перпендикулярен поверхности элемента и направлен в сторону движения волны; в обратном направлении — излучения нет.

Полагая , получаем, что комплексные амплитуды эквивалентных электрического и магнитного токов, текущих по ∆S, равны Поле, создаваемое элементом Гюйгенса, равно сумме полей, создаваемых расположенными перпендикулярно друг другу элементарным электрическим вибратором длиной l₂ с током i³_т и элементарным магн. вибратором длиной l₁ с током В произвольном направлении, характеризуемом координатами θи φ, комплексная амплитуда напряженности Электрического поля, создаваемого элементом Гюйгенса, имеет две составляющие:

При выполнении условия диаграмма направленности элемента Гюйгенса одинакова во всех плоскостях, проходящих через ось Z, и имеет вид кардиоиды Пространственная диаграмма направленности элемента Гюйгенса представляет собой поверхность, образующуюся при вращении кардиоиды вокруг ее оси симметрии (оси Z). Вектор напряженности магнитного поля, создаваемого элементом Гюйгенса, в дальней зоне при любых значениях углов θ и φ можно найти по формуле где г₀-орт радиуса-вектора, проведенного из середины элемента Гюйгенса в точку наблюдения. Переходя к составляющим Н_θт и H_φm, получаем

Ё_т = Ё_1т + Ё_2т в плоскости х = 0:

где знак «-» соответствует положительным значениям координаты Υ а знак «+»- отрица­тельным.