Распространение напряженности электрического поля

try
    using Plots
catch
    error("Пакет Plots не установлен. В терминале Julia выполните:\nimport Pkg; Pkg.add(\"Plots\")")
end


# 1. Физические параметры и константы

f  = 2.45e9          # Частота волны (Гц)
E0 = 500             # Начальная амплитуда (В/м)
c  = 3e8             # Скорость света в вакууме (м/с)
ε0 = 8.854e-12       # Диэлектрическая постоянная вакуума (Ф/м)
μ0 = 4pi * 1e-7      # Магнитная постоянная вакуума (Гн/м)
ω  = 2 * pi * f      # Круговая частота (рад/с)

# Границы зон
z0 = 0.0
z1 = 0.3             # Конец вакуума, начало среды с потерями
z2 = 0.50            # Конец среды с потерями, начало стены
z3 = 1.0             # Конец расчетной области

#  Зона 1 (Вакуум) 
k1 = ω / c           # Волновое число в вакууме 

# Зона 2 (Среда с потерями) 
εr2 = 5.0
σ2  = 0.2
εa2 = εr2 * ε0
tgδ2 = σ2 / (ω * εa2)

# Коэффициент затухания α2
α2 = ω * sqrt((εa2 * μ0 / 2) * (sqrt(1 + tgδ2^2) - 1))
# Фазовая постоянная β2
β2 = ω * sqrt((εa2 * μ0 / 2) * (sqrt(1 + tgδ2^2) + 1))

# Зона 3 (Стена-поглотитель)
εr3 = 8.0
σ3  = 2.0            
εa3 = εr3 * ε0
tgδ3 = σ3 / (ω * εa3)

α3 = ω * sqrt((εa3 * μ0 / 2) * (sqrt(1 + tgδ3^2) - 1))
β3 = ω * sqrt((εa3 * μ0 / 2) * (sqrt(1 + tgδ3^2) + 1))

# 2. Вычисление поля E(z) 

z_arr = z0:0.001:z3

function calculate_E_and_env(z)
    if z <= z1
        # Зона 1: без потерь
        env = E0
        phase = k1 * z
        return env * cos(phase), env
        
    elseif z <= z2
        # Зона 2: затухание 
        env = E0 * exp(-α2 * (z - z1))
        phase = β2 * (z - z1) + k1 * z1
        return env * cos(phase), env
        
    else
        # Зона 3: поглощение стеной
        env2_end = E0 * exp(-α2 * (z2 - z1))
        env = env2_end * exp(-α3 * (z - z2))
        phase = β3 * (z - z2) + β2 * (z2 - z1) + k1 * z1
        return env * cos(phase), env
    end
end

results = calculate_E_and_env.(z_arr)
E_arr   = first.(results)
env_arr = last.(results)


# 3. Визуализация графика

p = plot(
    size=(900, 500), 
    dpi=300, 
    grid=true, 
    gridalpha=0.3,
    title="Распространение напряжённости электрического поля E(z)",
    xlabel="Координата z (м)",
    ylabel="Напряжённость поля E (В/м)",
    margin=5Plots.mm,
    legend=:bottomright
)


plot!(p, z_arr, env_arr,  color=:red, linestyle=:dash, linewidth=1.5, label="Огибающая затухания")
plot!(p, z_arr, -env_arr, color=:red, linestyle=:dash, linewidth=1.5, label="")


plot!(p, z_arr, E_arr, color=:blue, linewidth=1.2, label="E(z)")


vline!(p, [z1], color=:black, linestyle=:dot, linewidth=2, label="Начало среды с потерями")
vline!(p, [z2], color=:orange, linestyle=:dot, linewidth=2, label="Начало стены")


annotate!(p, 0.15, 450, text("Вакуум", 10, :black))
annotate!(p, 0.40, 450, text("Среда с потерями", 10, :black))
annotate!(p, 0.75, 450, text("Стена", 10, :black))


display(p)