Энергии полей в плоской волне, затухающей и незатухающей

Это комбинация двух моих предыдущих вопросов ( вопрос 1 и вопрос 2 ), которые связаны между собой.

Я пытаюсь понять, как энергия переносится в электрических и магнитных компонентах плоской волны, и как на эти поля и энергии влияет ослабляющий барьер.

На рисунках 1-4 плоская волна на частоте 4 МГц с напряженностью электрического поля E ₀  = 377 В/м и напряженностью магнитного поля H ₀  = 1 А/м.путешествует в свободном пространстве. На рисунках 1 и 3 показана дипольная антенна, а на рисунках 2 и 4 — рамочная антенна. Антенны имеют резонанс на частоте 4 МГц, имеют области захвата одинакового размера и не имеют потерь. Мое намерение состоит в том, чтобы для простоты они не вводили ни одного из типичных свойств антенн или катушек индуктивности; скорее, они действуют как идеальные датчики напряженности электромагнитного поля, преобразуя 100% энергии, с которой они сталкиваются, в ток. Обе антенны также спроектированы так, чтобы иметь идентичный эквивалентный выходной импеданс [по предложению Энди ака]. Пожалуйста, предположим, что на рисунках 3 и 4 каждая антенна расположена на таком расстоянии от барьера, что области их захвата сталкиваются с одинаковой напряженностью поля, и что барьер представляет собой бесконечную плоскость.

На рис. 1 показана дипольная антенна, находящаяся в электрическом поле напряженностью E ₀  = 377 В/м .

На рис. 2 показана рамочная антенна, находящаяся в магнитном поле напряженностью H ₀  = 1 А/м .

Благодаря Andy aka и другим, я понял, что энергии, переносимые в электрическом и магнитном полях плоской волны, равны, одна передает энергию в виде напряжения, а другая в виде тока, соответственно, так что выходы антенны на рис. 1 и Рис. 2 равны.

I _{Рис. 1}  = I _{Рис. 2}

Я не знаю, как рассчитать выходной ток каждой антенны, но если бы закон Ома был как-то аналогичен, то в обоих случаях это было бы 1А.

На рис. 3 показаны проводящий барьер, ослабляющий электрическое поле E ₀ на 50 дБ, и дипольная антенна.

В этом случае ослабленное электрическое поле Е ₁  =1,19 В/м . Опять же, я не знаю, как его рассчитать, но если бы закон Ома каким-то образом был аналогичен, выходной ток антенны на рис. 3 был бы около 3,77 мА.

На рис. 4 показан тот же проводящий барьер, который тоньше одной толщины кожи на частоте 4 МГц, и рамочная антенна.

Благодаря Neil_UK, Analogsystemsrf и Andy aka, я понял, что проводящий барьер ослабляет магнитное поле переменного тока до величины, которая определяется частотой поля, материалом и толщиной барьера. Относительно толстый барьер требуется для ослабления низких частот, и ослабление, обеспечиваемое данной толщиной, увеличивается с частотой. Я также понимаю, что если поле E сильно ослаблено, а поле H очень слабо ослаблено, поле H распространяется с силой, которая уменьшается на квадрат расстояния от барьера.

Таким образом, если барьер очень тонкий, выходной ток антенны на рис. 4 будет приближаться к 1 А, если предположить, что закон Ома дает нам примерное представление о том, что антенна находится довольно близко к барьеру.

Итак, мой вопрос состоит из 3 частей:

1. Что происходит с плоской волной на преграде? Я знаю, что поля E и H плоской волны находятся в фазе друг с другом, поэтому я предполагаю, что, когда волна сталкивается с барьером, поля расходятся по фазе друг с другом, и поведение (или поведение, если вы предпочитаете ) больше похож на излучение ближнего поля, в котором может доминировать либо E, либо H. Это близко к правильному?

2. Как можно рассчитать выходную мощность антенны на рис. 4, I _{рис. 4 ?} Если барьер сделан из медной фольги, то, основываясь на том, что сказал Analogsystemsrf, я думаю, что мог бы рассчитать мощность антенны, исходя из 8,6 дБ затухания на глубину скин-слоя на интересующей частоте и какой-то доли 8,6 дБ на толщине менее чем толщина кожи. Это правильно?

3. Какие формулы можно использовать для расчета выходного тока антенны в каждом из приведенных выше примеров? Если кто-то хочет найти время, чтобы указать формулы, которые можно использовать с реальными антеннами, это было бы фантастически.

Исправления

Через несколько недель после публикации этого вопроса я узнал, что поля E и H в плоской волне не действуют независимо, а это означает, что они не требуют отдельных соображений экранирования. Другими словами, для плоских волн эффективность магнитного экранирования эквивалентна эффективности электрического экранирования. Итак, мое обсуждение рисунка 4 содержит ошибки, а мой вопрос из трех частей содержит неверные предположения. Ток, индуцируемый в антенне на рисунке 4, будет таким же, как и ток, индуцируемый на рисунке 3. См. принятый ответ на этот вопрос для дальнейшего разъяснения и ответа на часть 1 моего вопроса выше относительно того, что происходит, когда плоская волна попадает в антенну. барьер.