Исследования поверхностных электромагнитных волн

Поверхностные электромагнитные волны

Поверхностные электромагнитные волны (ПЭВ) представляют собой направленное электромагнитное излучение, локализованное вблизи поверхности раздела двух сред и распространяющееся вдоль этой поверхности.

ПЭВ, как и обычная, объемная электромагнитная волна, представляет собой распространение в пространстве возмущений электромагнитного поля. Но структура и свойства ПЭВ обуславливаются токами, текущими в одной из разделяемых сред. Токи, в свою очередь, возбуждаются электромагнитным полем ПЭВ.

Основное отличие электромагнитного поля ПЭВ от поля объемной электромагнитной волны, распространяющейся в свободном пространстве, в том, что поле ПЭВ, как следует из названия, локализовано вблизи поверхности раздела сред. С увеличением расстояния от нее напряженность поля экспоненциально убывает. Другой особенностью ПЭВ является то, что она распространяются в виде Е-волны: электрическая компонента поля имеет как радиальную, так и продольную составляющую, а магнитная компонента поля содержит только азимутальную составляющую.

Использование ПЭВ

Большой интерес представляет использование ПЭВ для передачи сигнала по проводящим линиям – протяженным конструкциям из проводящего материала. Характерный размер поперечного сечения конструкции должен быть много меньше характерной длины линии (теоретически – бесконечной). Наибольший практический интерес представляют уже существующие конструкции, например: линии электропередачи, рельсы, трубопроводы, проводка и т.д., так как это позволяет использовать уже существующую инфраструктуру.

Основные направления использования ПЭВ в проводящих линиях:

• Передача данных;
• Передача энергии;
• Локация;
• Диагностика проводящей линии.

• Тороидная (анапольная) антенна
• Тороидная (или анапольная) антенна является
• уникальной разработкой АО «Импеданс».

Физические принципы, заложенные в ее основе, позволяют эффективно возбуждать ПЭВ в проводящих линиях. Ключевой особенностью антенны является то, что возбуждение происходит бесконтактным способом, что позволяет использовать уже существующие конструкции, в том числе провода ЛЭП и рельсовое полотно железных дорог.

Исследования

В АО «Импеданс» было проведено большое количество исследований и экспериментов по тематике ПЭВ. Основные усилия были сосредоточены на следующих направлениях:

• Передача сигнала по проводам ЛЭП. Была осуществлена передача с минимальным затуханием 0.05 дБ/м, что существенно превышает характеристики передачи по коаксиальному кабелю.
• Передача сигнала по рельсам железных дорог. Дальность связи составила 1500 м.
• Бесконтактная передача энергии. Эксперименты показали возможность передачи СВЧ энергии с коэффициентом передачи ~0.8-0.9.