Meta niġu għalantenni, il-mistoqsija li l-aktar tinkwieta dwarha n-nies hija "Kif tinkiseb ir-radjazzjoni fil-fatt?" Il-kamp elettromanjetiku ġġenerat mis-sors tas-sinjal kif jippropaga permezz tal-linja ta' trasmissjoni u ġewwa l-antenna, u fl-aħħar "jissepara" mill-antenna biex jifforma mewġa fl-ispazju ħieles.
1. Radjazzjoni b'wajer wieħed
Ejja nassumu li d-densità taċ-ċarġ, espressa bħala qv (Coulomb/m3), hija mqassma b'mod uniformi f'wajer ċirkolari b'erja trasversali ta' a u volum ta' V, kif muri fil-Figura 1.
Figura 1
Iċ-ċarġ totali Q fil-volum V jiċċaqlaq fid-direzzjoni z b'veloċità uniformi Vz (m/s). Jista' jiġi ppruvat li d-densità tal-kurrent Jz fuq is-sezzjoni trasversali tal-wajer hija:
Jz = qv vz (1)
Jekk il-wajer huwa magħmul minn konduttur ideali, id-densità tal-kurrent Js fuq il-wiċċ tal-wajer hija:
Js = qs vz (2)
Fejn qs hija d-densità taċ-ċarġ tal-wiċċ. Jekk il-wajer huwa rqiq ħafna (idealment, ir-raġġ huwa 0), il-kurrent fil-wajer jista' jiġi espress bħala:
Iz = ql vz (3)
Fejn ql (coulomb/metru) hija l-ċarġ għal kull unità ta' tul.
Aħna prinċipalment ikkonċernati bil-wajers irqaq, u l-konklużjonijiet japplikaw għat-tliet każijiet ta' hawn fuq. Jekk il-kurrent ivarja maż-żmien, id-derivata tal-formula (3) fir-rigward tal-ħin hija kif ġej:
(4)
az hija l-aċċelerazzjoni taċ-ċarġ. Jekk it-tul tal-wajer huwa l, (4) jista' jinkiteb kif ġej:
(5)
L-ekwazzjoni (5) hija r-relazzjoni bażika bejn il-kurrent u ċ-ċarġ, u wkoll ir-relazzjoni bażika tar-radjazzjoni elettromanjetika. Fi kliem sempliċi, biex tipproduċi radjazzjoni, irid ikun hemm kurrent jew aċċelerazzjoni (jew deċelerazzjoni) taċ-ċarġ li tvarja maż-żmien. Normalment insemmu l-kurrent f'applikazzjonijiet armoniċi tal-ħin, u ċ-ċarġ huwa l-aktar spiss imsemmi f'applikazzjonijiet temporanji. Sabiex tipproduċi aċċelerazzjoni (jew deċelerazzjoni) taċ-ċarġ, il-wajer irid ikun mgħawweġ, mitwi, u mhux kontinwu. Meta ċ-ċarġ joxxilla f'moviment armoniku tal-ħin, jipproduċi wkoll aċċelerazzjoni (jew deċelerazzjoni) perjodika taċ-ċarġ jew kurrent li jvarja maż-żmien. Għalhekk:
1) Jekk iċ-ċarġ ma jiċċaqlaqx, ma jkun hemm l-ebda kurrent u l-ebda radjazzjoni.
2) Jekk iċ-ċarġ jiċċaqlaq b'veloċità kostanti:
a. Jekk il-wajer huwa dritt u infinit fit-tul, ma jkun hemm l-ebda radjazzjoni.
b. Jekk il-wajer ikun mgħawweġ, mitwi, jew mhux kontinwu, kif muri fil-Figura 2, ikun hemm radjazzjoni.
3) Jekk iċ-ċarġ joxxilla maż-żmien, iċ-ċarġ se jirradja anke jekk il-wajer ikun dritt.
Figura 2
Fehim kwalitattiv tal-mekkaniżmu tar-radjazzjoni jista' jinkiseb billi wieħed iħares lejn sors pulsat imqabbad ma' wajer miftuħ li jista' jiġi ertjat permezz ta' tagħbija fit-tarf miftuħ tiegħu, kif muri fil-Figura 2(d). Meta l-wajer jiġi enerġizzat inizjalment, il-kargi (elettroni ħielsa) fil-wajer jitqiegħdu f'moviment mil-linji tal-kamp elettriku ġġenerati mis-sors. Hekk kif il-kargi jiġu aċċellerati fit-tarf tas-sors tal-wajer u deċelerati (aċċelerazzjoni negattiva relattiva għall-moviment oriġinali) meta jiġu riflessi fit-tarf tiegħu, jiġi ġġenerat kamp ta' radjazzjoni fit-truf tiegħu u tul il-bqija tal-wajer. L-aċċelerazzjoni tal-kargi tinkiseb minn sors estern ta' forza li jqiegħed il-kargi f'moviment u jipproduċi l-kamp ta' radjazzjoni assoċjat. Id-deċelerazzjoni tal-kargi fit-truf tal-wajer titwettaq minn forzi interni assoċjati mal-kamp indott, li huwa kkawżat mill-akkumulazzjoni ta' kargi kkonċentrati fit-truf tal-wajer. Il-forzi interni jiksbu enerġija mill-akkumulazzjoni tal-karga hekk kif il-veloċità tagħha tonqos għal żero fit-truf tal-wajer. Għalhekk, l-aċċelerazzjoni tal-kargi minħabba l-eċitazzjoni tal-kamp elettriku u d-deċelerazzjoni tal-kargi minħabba d-diskontinwità jew il-kurva bla xkiel tal-impedenza tal-wajer huma l-mekkaniżmi għall-ġenerazzjoni tar-radjazzjoni elettromanjetika. Għalkemm kemm id-densità tal-kurrent (Jc) kif ukoll id-densità tal-karga (qv) huma termini tas-sors fl-ekwazzjonijiet ta' Maxwell, il-karga hija kkunsidrata bħala kwantità aktar fundamentali, speċjalment għal kampi temporanji. Għalkemm din l-ispjegazzjoni tar-radjazzjoni tintuża prinċipalment għal stati temporanji, tista' tintuża wkoll biex tispjega r-radjazzjoni fi stat fiss.
Irrakkomanda diversi eċċellentiprodotti tal-antennamanifatturat minnRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0.8-2GHz)
RM-SWA910-22 (9-10GHz)
2. Radjazzjoni b'żewġ wajers
Qabbad sors ta' vultaġġ ma' linja ta' trasmissjoni b'żewġ kondutturi konnessa ma' antenna, kif muri fil-Figura 3(a). L-applikazzjoni ta' vultaġġ fuq il-linja b'żewġ wajers tiġġenera kamp elettriku bejn il-kondutturi. Il-linji tal-kamp elettriku jaġixxu fuq l-elettroni ħielsa (faċilment separati mill-atomi) konnessi ma' kull konduttur u jġegħluhom jiċċaqalqu. Il-moviment tal-kargi jiġġenera kurrent, li min-naħa tiegħu jiġġenera kamp manjetiku.
Figura 3
Aċċettajna li l-linji tal-kamp elettriku jibdew b'ċarġijiet pożittivi u jispiċċaw b'ċarġijiet negattivi. Naturalment, jistgħu wkoll jibdew b'ċarġijiet pożittivi u jispiċċaw fl-infinità; jew jibdew fl-infinità u jispiċċaw b'ċarġijiet negattivi; jew jiffurmaw ċirkwiti magħluqa li la jibdew u lanqas jispiċċaw b'xi ċarġijiet. Il-linji tal-kamp manjetiku dejjem jiffurmaw ċirkwiti magħluqa madwar kondutturi li jġorru l-kurrent għaliex m'hemm l-ebda ċarġijiet manjetiċi fil-fiżika. F'xi formuli matematiċi, jiġu introdotti ċarġijiet manjetiċi ekwivalenti u kurrenti manjetiċi biex juru d-duwalità bejn soluzzjonijiet li jinvolvu sorsi ta' enerġija u sorsi manjetiċi.
Il-linji tal-kamp elettriku miġbuda bejn żewġ kondutturi jgħinu biex juru d-distribuzzjoni taċ-ċarġ. Jekk nassumu li s-sors tal-vultaġġ huwa sinusoidali, nistennew li l-kamp elettriku bejn il-kondutturi jkun ukoll sinusoidali b'perjodu ugwali għal dak tas-sors. Il-kobor relattiv tas-saħħa tal-kamp elettriku huwa rappreżentat mid-densità tal-linji tal-kamp elettriku, u l-vleġeġ jindikaw id-direzzjoni relattiva (pożittiva jew negattiva). Il-ġenerazzjoni ta' kampi elettriċi u manjetiċi li jvarjaw maż-żmien bejn il-kondutturi tifforma mewġa elettromanjetika li tippropaga tul il-linja ta' trasmissjoni, kif muri fil-Figura 3(a). Il-mewġa elettromanjetika tidħol fl-antenna biċ-ċarġ u l-kurrent korrispondenti. Jekk inneħħu parti mill-istruttura tal-antenna, kif muri fil-Figura 3(b), mewġa fl-ispazju ħieles tista' tiġi ffurmata billi "nqabbdu" t-truf miftuħa tal-linji tal-kamp elettriku (murija bil-linji bit-tikek). Il-mewġa fl-ispazju ħieles hija wkoll perjodika, iżda l-punt tal-fażi kostanti P0 jiċċaqlaq 'il barra bil-veloċità tad-dawl u jivvjaġġa distanza ta' λ/2 (għal P1) f'nofs perjodu ta' żmien. Ħdejn l-antenna, il-punt ta' fażi kostanti P0 jiċċaqlaq aktar malajr mill-veloċità tad-dawl u joqrob lejn il-veloċità tad-dawl f'punti 'l bogħod mill-antenna. Il-Figura 4 turi d-distribuzzjoni tal-kamp elettriku fl-ispazju ħieles tal-antenna λ∕2 f't = 0, t/8, t/4, u 3T/8.
Figura 4 Distribuzzjoni tal-kamp elettriku fl-ispazju ħieles tal-antenna λ∕2 f't = 0, t/8, t/4 u 3T/8
Mhux magħruf kif il-mewġ iggwidat jiġi separat mill-antenna u eventwalment iffurmat biex jippropaga fl-ispazju ħieles. Nistgħu nqabblu l-mewġ iggwidat u fl-ispazju ħieles mal-mewġ tal-ilma, li jista' jkun ikkawżat minn ġebla mwaqqa' f'ġisem ta' ilma kalm jew b'modi oħra. Ladarba jibda t-tfixkil fl-ilma, jiġu ġġenerati mewġ tal-ilma u jibdew jippropagaw 'il barra. Anke jekk it-tfixkil jieqaf, il-mewġ ma jieqfux iżda jkomplu jippropagaw 'il quddiem. Jekk it-tfixkil jippersisti, jiġu ġġenerati mewġ ġdid kontinwament, u l-propagazzjoni ta' dawn il-mewġ tibqa' lura mill-mewġ l-ieħor.
L-istess jgħodd għall-mewġ elettromanjetiku ġġenerat minn disturbi elettriċi. Jekk id-disturb elettriku inizjali mis-sors ikun ta’ durata qasira, il-mewġ elettromanjetiku ġġenerat jippropaga ġewwa l-linja ta’ trasmissjoni, imbagħad jidħol fl-antenna, u finalment jirradja bħala mewġ fl-ispazju ħieles, anke jekk l-eċitazzjoni ma tkunx aktar preżenti (eżatt bħall-mewġ tal-ilma u d-disturb li ħolqu). Jekk id-disturb elettriku jkun kontinwu, il-mewġ elettromanjetiku jeżisti kontinwament u jsegwi mill-qrib warajh matul il-propagazzjoni, kif muri fl-antenna bikonika murija fil-Figura 5. Meta l-mewġ elettromanjetiku jkun ġewwa linji ta’ trasmissjoni u antenni, l-eżistenza tiegħu hija relatata mal-eżistenza ta’ ċarġ elettriku ġewwa l-konduttur. Madankollu, meta l-mewġ jiġi rradjat, jifforma ċirku magħluq u ma jkun hemm l-ebda ċarġ biex iżomm l-eżistenza tiegħu. Dan iwassalna għall-konklużjoni li:
L-eċitazzjoni tal-kamp teħtieġ aċċelerazzjoni u deċelerazzjoni taċ-ċarġ, iżda l-manutenzjoni tal-kamp ma teħtieġx aċċelerazzjoni u deċelerazzjoni taċ-ċarġ.
Figura 5
3. Radjazzjoni Dipolari
Nippruvaw nispjegaw il-mekkaniżmu li bih il-linji tal-kamp elettriku jinfirdu mill-antenna u jiffurmaw mewġ fl-ispazju ħieles, u nieħdu l-antenna dipole bħala eżempju. Għalkemm hija spjegazzjoni simplifikata, tippermetti wkoll lin-nies jaraw b'mod intuwittiv il-ġenerazzjoni ta' mewġ fl-ispazju ħieles. Il-Figura 6(a) turi l-linji tal-kamp elettriku ġġenerati bejn iż-żewġ dirgħajn tad-dipole meta l-linji tal-kamp elettriku jiċċaqalqu 'l barra b'λ∕4 fl-ewwel kwart taċ-ċiklu. Għal dan l-eżempju, ejja nassumu li n-numru ta' linji tal-kamp elettriku ffurmati huwa 3. Fil-kwart li jmiss taċ-ċiklu, it-tliet linji tal-kamp elettriku oriġinali jiċċaqalqu λ∕4 oħra (total ta' λ∕2 mill-punt tat-tluq), u d-densità taċ-ċarġ fuq il-konduttur tibda tonqos. Tista' titqies li hija ffurmata bl-introduzzjoni ta' ċċarġijiet opposti, li jikkanċellaw iċ-ċarġijiet fuq il-konduttur fl-aħħar tal-ewwel nofs taċ-ċiklu. Il-linji tal-kamp elettriku ġġenerati miċ-ċarġijiet opposti huma 3 u jiċċaqalqu distanza ta' λ∕4, li hija rappreżentata mil-linji bit-tikek fil-Figura 6(b).
Ir-riżultat finali huwa li hemm tliet linji tal-kamp elettriku 'l isfel fl-ewwel distanza λ∕4 u l-istess numru ta' linji tal-kamp elettriku 'l fuq fit-tieni distanza λ∕4. Peress li m'hemm l-ebda ċarġ nett fuq l-antenna, il-linji tal-kamp elettriku jridu jiġu sfurzati jisseparaw mill-konduttur u jingħaqdu flimkien biex jiffurmaw ċirku magħluq. Dan jidher fil-Figura 6(c). Fit-tieni nofs, jiġi segwit l-istess proċess fiżiku, iżda innota li d-direzzjoni hija opposta. Wara dan, il-proċess jiġi ripetut u jkompli b'mod indefinit, u jifforma distribuzzjoni tal-kamp elettriku simili għall-Figura 4.
Figura 6
Biex titgħallem aktar dwar l-antenni, jekk jogħġbok żur:
Ħin tal-posta: 20 ta' Ġunju 2024
