Основы радиотехники и радиолокации: в 2 ч.

В.Г. ЗОЛОТЫХ
Н.С. КОЗЛОВ
А.В. КАШИРИН
М.Н. ПРИЩЕПА
ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ 
И РАДИОЛОКАЦИИ
В ДВУХ ЧАСТЯХ
ЧАСТЬ 1
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ 
И РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Рекомендовано 
Экспертным советом ЧВВМУ имени П.С. Нахимова в качестве 
учебного пособия по дисциплине «Основы радиотехники и радиолокации» 
по специальностям 26.05.04 «Применение и эксплуатация технических 
систем надводных кораблей и подводных лодок», 
27.02.04 «Автоматические системы управления». 
Учебное пособие может быть использовано адъюнктами, 
обучающимися по специальности 621 «Вооружение и военная техника»
Москва
ИНФРА-М
2024

УДК 621.371(075.8)
ББК 32.845я73
 
З81
Р е ц е н з е н т ы:
Крамарь В.А., доктор технических наук, профессор; 
Харланов А.И., доктор технических наук, доцент; 
Пузанов Д.М., кандидат технических наук, доцент
Золотых В.Г.
З81 
 
Основы радиотехники и радиолокации : учебное пособие : в 2 частях. 
Часть 1. Основы электродинамики и распространения радиоволн / 
В.Г. Золотых, Н.С. Козлов, А.В. Каширин, М.Н. Прищепа. — Москва : 
ИНФРА-М, 2024. — 196 с. — (Военное образование).
ISBN 978-5-16-019522-3 (общ.)
ISBN 978-5-16-019081-5 (print, ч. 1)
ISBN 978-5-16-111857-3 (online, ч. 1)
Учебное пособие включает материал, изучаемый по дисциплине «Основы радиотехники и радиолокации»; содержит изложение основ теории 
электромагнитного поля (электродинамики), общих закономерностей распространения электромагнитных сигналов по фидерам различных типов, 
общих закономерностей распространения радиоволн различных диапазонов.
Для курсантов, обучающихся по специальностям 26.05.04 «Применение 
и эксплуатация технических систем надводных кораблей и подводных лодок», 27.02.04 «Автоматические системы управления», а также адъюнктов, 
обучающихся по специальности 621 «Вооружение и военная техника».
УДК 621.371(075.8)
ББК 32.845я73
Данная книга доступна в цветном исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium
ISBN 978-5-16-019522-3 (общ.)
ISBN 978-5-16-019081-5 (print, ч. 1)
ISBN 978-5-16-111857-3 (online, ч. 1)
© Черноморское высшее 
военно-морское училище 
имени П.С. Нахимова, 2023

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Современный научный и практический подход к изучению вопросов 
распространения 
радиоволн, 
работы 
антенно-фидерных 
устройств и ряда других специальных вопросов радиотехники на текущем уровне их развития невозможен без знания основных законов и 
положений теории электромагнитного поля, т.е. электродинамики. 
Такие области радиотехники, как радиосвязь, радиолокация, 
радионавигация, радиотелеуправление, телеметрия, позволяют решать различные задачи и имеют особое значение для ВоенноМорского Флота, где радиосвязь, например, служит единственным 
средством управления кораблями, находящимися на больших удалениях от своих баз. 
Особо следует отметить, что главной и общей чертой для радиолиний различного назначения является использование электромагнитного поля в виде радиоволн, свободно распространяющихся в 
околоземном пространстве и в фидерах, то есть в средах и устройствах, специально для этих целей оборудованных. 
Антенны различных диапазонов и соответствующие им фидерные тракты в виде открытых воздушных линий передачи, радиочастотных кабелей или волноводных линий передачи, обеспечивающие излучение и прием радиоволн, направленность действия в 
пространстве – неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Свое весьма важное место в функционировании радиосистем 
заняли тракты СВЧ, соединяющие антенны с передающей или приемной радиоаппаратурой на высоких частотах. 
В учебное пособие включен материал о наиболее общих закономерностях и соотношениях, присущих электромагнитному полю, 
а также по возможности в нем раскрыта физическая сущность главных свойств электромагнитного поля как вида материи и, следовательно, носителя информации и энергии. 
Объем материала в пособии содержит тот круг вопросов, знание которых необходимо при изучении специальных дисциплин курсантами обучающимися по специальности 26.05.04 «Применение и эксплуатация технических систем надводных кораблей и подводных 
лодок», 27.02.04 «Автоматические системы управления», а также 
адъюнктами обучающимися по специальности 621 «Вооружение и 
военная техника». 
3 

1.1. Теоретические основы электромагнитного поля 
1.1.1. Основные понятия и определения сообщения 
и радиосигнала 
В настоящее время информация играет все возрастающую 
роль в жизни человеческого общества. 
Информация (философское определение) – отражение объективных свойств материального мира.  
Информация (лат. informatio – разъяснение) – совокупность 
сообщений (сведений) о свойствах объектов, изменении их состояния, о протекании процессов в природе, обществе и т.п. Сообщение 
– материальная форма представления информации. 
Физический процесс, отображающий информацию (сообщение), называется сигналом. Сигнал (лат. signum – знак) – материальный переносчик информации. При этом информация может быть 
нематериальной (виртуальной, воображаемой и др.), а сигналы всегда материальны (радиосигналы, световые, акустические, гидравлические и т.д.). 
Информация в радиотехнике представляется с помощью радиосигнала, распространяющегося в пространстве. 
Радиосигнал – это электромагнитные колебания с несущей частотой, модулированные первичным электрическим сигналом (звуковыми колебаниями или видеосигналом). 
Радиосигнал может иметь две физические формы: электронную и полевую. 
Электронная форма радиосигнала представляется в виде электрического тока I (потока электрически заряженных частиц) или 
электрического напряжения U, возникающего на сопротивлении R 
при прохождении через него тока I. То есть в электрических цепях 
радиосигнал проявляется в виде изменения токов и напряжений. 
Полевая форма радиосигнала проявляется в виде электромагнитной волны. В этом случае материальным переносчиком является 
электромагнитное поле, которое состоит из совокупности взаимосвязанных составляющих – напряженности Е электрического поля и 
напряженности Н магнитного поля. То есть в пространстве радиосигнал проявляется в виде электромагнитных волн. 
Электромагнитные взаимодействия заряженных тел передаются посредством электрического поля. 
4 

Количественно электрический ток характеризуется скалярной 
физической величиной – силой тока и векторной физической величиной – плотностью электрического тока. 
Единица силы электрического тока – [I] = А (ампер). 
Сила постоянного тока – физическая величина, численно 
равная заряду, протекающему через поперечное сечение проводника 
в единицу времени. 
,
q
I
t
'
 
'
 
 
 
(1.1.1) 
 
где   
q
'
 – изменение электрического заряда, протекающего через 
поперечное сечение проводника; 
t
' – время его изменения. 
Единица плотности электрического тока – ампер на метр в 
квадрате, > @
2
/
j
A
м
 
. 
Плотность электрического тока – физическая величина, 
определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению 
тока. Плотность электрического тока величина векторная. Направление вектора плотности тока совпадает с направлением скорости 
упорядоченного движения заряженных частиц. 
 
,
I
j
S
 
  
 
 
(1.1.2) 
 
где I – сила тока; 
 S – площадь поперечного сечения проводника. 
Электрическое поле – особый вид материи, которое действует 
с силой на электрические заряды или заряженные тела. 
Свойства электрического поля: 
– порождается электрическим зарядом; 
– обнаруживается по действию на заряд; 
– действует на заряды с некоторой силой. 
Силовой характеристикой электрического поля является 
напряженность. 
5 

Напряженность электрического поля – физическая величина, 
равная отношению силы, с которой поле действует на внесенный в 
него точечный электрический заряд, к величине этого заряда. 
Единица напряженности электрического поля – вольт на метр, 
[Е] = В/м. 
Напряженность электрического поля может быть выражена в 
Дж
Н
В
Кл
м Кл
м ,
˜
 
 
 
 
 
 
(1.1.3) 
0
.
F
E
q
 F
E  F
 
Сила, действующая со стороны электрического поля, на внесенный в поле заряд q0, равна: 
 
.
0
F
E q
 
˜
F
E q
E
 
 
 
(1.1.4) 
 
Электрические поля, вектор напряженности которых не изменяется по величине и направлению называются однородными. 
Когда электрическое поле создано несколькими электрическими зарядами, то для расчета напряженности поля в данной точке 
применяется принцип суперпозиции. 
Если электрическое поле образовано N зарядами, то принцип 
суперпозиции электрических полей можно записать следующим образом: 
N
N
E
E
¦
 
 
 
(1.1.5) 
1
.
i
i
E
E
 
 ¦
 
На рисунках 1.1.1 и 1.1.2 показано, как геометрически определяется вектор напряженности электрического поля, созданного двумя зарядами. 
Электрическое поле отображается с помощью силовых линий 
(линий напряженности E ). 
6 

 
 
Рисунок 1.1.1 – Направление 
Рисунок 1.1.2 – Направление 
 
 
 вектора напряженности  
вектора напряженности  
электрического поля  
электрического поля 
для разноименных зарядов 
 для одноименных зарядов 
 
 
 
 
 
Силовыми линиями электрического поля называются линии, 
касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением 
вектора напряженности E  (рис. 1.1.3, 1.1.4). 
 
Рисунок 1.1.4 – Силовые линии  
Рисунок 1.1.3 – Силовые линии  
электрического поля 
электрического поля  
для одноименных зарядов 
для разноименных зарядов 
 
Напряженность поля по величине больше там, где силовые 
линии ближе расположены друг к другу. 
 
 
7 

Вычерчивая картину поля с помощью силовых линий, необходимо помнить, что силовые линии электрического поля: 
í нигде не пересекаются друг с другом; 
í не замкнуты, то есть они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных; 
í в пространстве между зарядами нигде не прерываются. 
Для описания ЭМП в материальных средах (диэлектриках и 
магнетиках) используют векторы D  и H . 
Чтобы сохранить геометрическое изображение поля при наличии нескольких сред, вводят вспомогательное векторное поле, характеризуемое вектором электрического смещения (вектором 
электрической индукции) D . 
Обозначение вектора электрического смещения – D . 
Единица вектора электрического смещения – кулон на метр 
в квадрате [ D ] = Кл/м2. 
Для электрически изотропной среды вектор электрического 
смещения связан с вектором напряженности электрического поля 
соотношением: 
 
0
 
 
.
D
E
H H
 
D
E  
 
 
(1.1.6) 
 
Вектор D  направлен в ту же сторону, 
что и вектор напряженности электрического 
поля Е . Линии вектора напряжённости E  
начинаются (и заканчиваются) на любых, как 
свободных, так и связанных зарядах, и поэтому на границе диэлектрика густота этих линий изменяется скачком (рис. 1.1.5).  
 
 
 
Рисунок 1.1.5 – Густота линий вектора 
напряженности электрического поля  
 
 
на границе диэлектрика 
 
 
8 

В отличие от этого линии вектора D  
начинаются (и кончаются) только на свободных зарядах, а на границе диэлектрика их 
густота остается неизменной (рис. 1.1.6). 
Рисунок 1.1.6 – Густота линий вектора 
электрического смещения  
на границе диэлектрика 
Рисунок 1.1.7 – Направление вектора магнитной индукции 
В отличие от напряженности поля вектор D  
имеет постоянное значение во всех диэлектриках, т.е. не зависит от 
свойств среды. Поэтому электрическое поле в неоднородной диэлектрической среде удобнее характеризовать не напряженностью Е , а 
электрическим смещением D . 
С этой целью вводится понятие линий вектора и потока вектора электрического смещения, аналогично понятию силовых линий и 
потока вектора напряженности. 
Магнитное поле представляет собой особую форму материи, 
посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами. 
Основные свойства 
 магнитного поля: 
í магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами); 
í магнитное поле  обнаруживается по действию на ток 
(движущиеся заряды); 
í магнитное поле действует 
только на движущиеся заряды с 
определенной силой. 
Силовой 
характеристикой 
магнитного поля является вектор 
магнитной индукции и напряженность 
магнитного 
поля  
(рис. 1.1.7). 
 
 
и напряженности магнитного поля 
9 

Буквенное обозначение вектора магнитной индукции í В . 
Единица модуля вектора магнитной индукции – тесла,  
[В] = Тл.  
Модулем вектора магнитной индукции называется физическая величина, численно равная отношению силы, действующей со 
стороны магнитного поля на элемент тока, к произведению силы 
тока на длину этого элемента, если он расположен в поле так, что 
указанное отношение имеет максимальное значение. 
 
,
F
B
I
l
 
˜'
 
 
 
 
(1.1.7) 
 
где F í сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент тока; 
       I í сила тока, текущего по проводнику; 
      
l
'  í длина элемента тока. 
Направление вектора магнитной индукции определяется по 
правилу правого винта: если направление поступательного движения 
винта совпадает с направлением тока, то направление вращения головки винта укажет направление вектора магнитной индукции. 
 
Напряженность магнитного поля 
Наряду с вектором магнитной индукции В  вводится еще одна 
силовая характеристика магнитного поля í напряженность магнитного поля. 
Единица напряженности магнитного поля – ампер на метр.  
[ H ] = А/м. 
Векторы магнитной индукции В  и напряженности магнитного 
поля H  связаны соотношением: 
0
,
B
H
P P
 
˜
B
H   
 
 
(1.1.8) 
где
7
0
4ʌ 10
P  
˜
 í магнитная постоянная; 
     P  í относительная магнитная проницаемость среды, 
показывающая во сколько раз магнитная индукция поля в данной 
среде больше или меньше по сравнению с вакуумом. 
Из формулы (1.1.8) видно, что векторы магнитной индукции и 
напряженности магнитного поля направлены в одну сторону. 
10