Meta niġu għallantenni, il-mistoqsija li n-nies huma l-aktar imħassba dwarha hija "Kif tintlaħaq ir-radjazzjoni fil-fatt?" Kif il-kamp elettromanjetiku ġġenerat mis-sors tas-sinjal jinfirex permezz tal-linja ta 'trażmissjoni u ġewwa l-antenna, u finalment "separat" mill-antenna biex tifforma mewġa ta' spazju ħieles.
1. Radjazzjoni ta 'wajer wieħed
Ejja nassumu li d-densità ta 'ċarġ, espressa bħala qv (Coulomb/m3), hija mqassma b'mod uniformi f'wajer ċirkolari b'erja ta' sezzjoni trasversali ta 'a u volum ta' V, kif muri fil-Figura 1.
Figura 1
Il-ħlas 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 ta '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/meter) hija l-ħlas għal kull unità ta' tul.
Aħna mħassba prinċipalment bil-wajers irqaq, u l-konklużjonijiet japplikaw għat-tliet każijiet ta 'hawn fuq. Jekk il-kurrent ivarja fil-ħin, id-derivattiva tal-formula (3) fir-rigward tal-ħin hija kif ġej:
(4)
az hija l-aċċelerazzjoni tal-ħlas. Jekk it-tul tal-wajer huwa l, (4) jista' jinkiteb kif ġej:
(5)
L-ekwazzjoni (5) hija r-relazzjoni bażika bejn il-kurrent u l-ħlas, u wkoll ir-relazzjoni bażika tar-radjazzjoni elettromanjetika. Fi kliem sempliċi, biex tipproduċi radjazzjoni, għandu jkun hemm kurrent li jvarja fil-ħin jew aċċelerazzjoni (jew deċelerazzjoni) ta 'ċarġ. Normalment insemmu l-kurrent f'applikazzjonijiet armoniċi tal-ħin, u l-ħlas jissemma l-aktar f'applikazzjonijiet temporanji. Sabiex tipproduċi aċċelerazzjoni ta 'ċarġ (jew deċelerazzjoni), il-wajer għandu jkun mgħawweġ, mitwi, u mhux kontinwu. Meta l-ħlas joxxilla f'moviment armoniku fil-ħin, se jipproduċi wkoll aċċelerazzjoni perjodika ta 'ċarġ (jew deċelerazzjoni) jew kurrent li jvarja fil-ħin. Għalhekk:
1) Jekk il-ħlas 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 dritta u infinita fit-tul, m'hemm l-ebda radjazzjoni.
b. Jekk il-wajer ikun mgħawweġ, mitwi jew mhux kontinwu, kif muri fil-Figura 2, hemm radjazzjoni.
3) Jekk il-ħlas joxxilla maż-żmien, il-ħlas jirradja anke jekk il-wajer ikun dritta.
Figura 2
Fehim kwalitattiv tal-mekkaniżmu tar-radjazzjoni jista 'jinkiseb billi tħares lejn sors pulsat konness ma' wajer miftuħ li jista 'jiġi ertjat permezz ta' tagħbija fit-tarf miftuħ tiegħu, kif muri fil-Figura 2(d). Meta l-wajer ikun inizjalment enerġizzat, il-piżijiet (elettroni ħielsa) fil-wajer jitqiegħdu f'moviment mill-linji tal-kamp elettriku ġġenerati mis-sors. Peress li l-piżijiet huma aċċellerati fit-tarf tas-sors tal-wajer u deċelerati (aċċelerazzjoni negattiva relattiva għall-moviment oriġinali) meta riflessi fit-tarf tiegħu, kamp ta 'radjazzjoni jiġi ġġenerat fit-truf tiegħu u tul il-bqija tal-wajer. L-aċċelerazzjoni tal-piżijiet titwettaq minn sors estern ta 'forza li jistabbilixxi l-piżijiet fil-moviment u jipproduċi l-kamp ta' radjazzjoni assoċjat. Id-deċelerazzjoni tal-piżijiet fit-truf tal-wajer titwettaq minn forzi interni assoċjati mal-kamp indott, li hija kkawżata mill-akkumulazzjoni ta 'charges konċentrati fit-truf tal-wajer. Il-forzi interni jiksbu enerġija mill-akkumulazzjoni ta 'ċarġ hekk kif il-veloċità tagħha tonqos għal żero fit-truf tal-wajer. Għalhekk, l-aċċelerazzjoni tal-piżijiet minħabba l-eċitazzjoni tal-kamp elettriku u d-deċelerazzjoni tal-ħlasijiet minħabba d-diskontinwità jew il-kurva bla xkiel tal-impedenza tal-wajer huma l-mekkaniżmi għall-ġenerazzjoni ta 'radjazzjoni elettromanjetika. Għalkemm kemm id-densità tal-kurrent (Jc) kif ukoll id-densità tal-ħlas (qv) huma termini sors fl-ekwazzjonijiet ta 'Maxwell, il-ħlas huwa meqjus bħala kwantità aktar fundamentali, speċjalment għal oqsma temporanji. Għalkemm din l-ispjegazzjoni tar-radjazzjoni tintuża prinċipalment għal stati temporanji, tista 'tintuża wkoll biex tispjega r-radjazzjoni ta' stat fiss.
Irrakkomanda diversi eċċellentiprodotti ta' l-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 'trażmissjoni b'żewġ kondutturi konnessi ma' antenna, kif muri fil-Figura 3(a). L-applikazzjoni ta 'vultaġġ għal-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 jġiegħelhom jiċċaqilqu. Il-moviment tal-piżijiet jiġġenera kurrent, li mbagħad jiġġenera kamp manjetiku.
Figura 3
Aħna aċċettajna li l-linji tal-kamp elettriku jibdew bi piżijiet pożittivi u jispiċċaw b'piżijiet negattivi. Naturalment, jistgħu wkoll jibdew bi ħlasijiet pożittivi u jispiċċaw fl-infinità; jew tibda fl-infinità u tispiċċa bi ħlasijiet negattivi; jew jiffurmaw loops magħluqa li la jibdew u lanqas jispiċċaw bl-ebda ħlas. Linji tal-kamp manjetiku dejjem jiffurmaw loops magħluqa madwar kondutturi li jġorru l-kurrent minħabba li m'hemm l-ebda piżijiet manjetiċi fil-fiżika. F'xi formuli matematiċi, ħlasijiet manjetiċi ekwivalenti u kurrenti manjetiċi huma introdotti biex juru d-duwalità bejn soluzzjonijiet li jinvolvu l-enerġija u sorsi manjetiċi.
Il-linji tal-kamp elettriku mfassla bejn żewġ kondutturi jgħinu biex juru d-distribuzzjoni tal-ħlas. Jekk nassumu li s-sors tal-vultaġġ huwa sinusojdali, nistennew li l-kamp elettriku bejn il-kondutturi jkun ukoll sinusojdali 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 'kampijiet elettriċi u manjetiċi li jvarjaw fil-ħin bejn il-kondutturi tifforma mewġa elettromanjetika li tippropaga tul il-linja ta' trasmissjoni, kif muri fil-Figura 3(a). Il-mewġ elettromanjetiku jidħol fl-antenna biċ-ċarġ u l-kurrent korrispondenti. Jekk inneħħu parti mill-istruttura tal-antenna, kif muri fil-Figura 3(b), tista 'tiġi ffurmata mewġa ta' spazju ħieles billi "tgħaqqad" it-truf miftuħa tal-linji tal-kamp elettriku (muri bil-linji bit-tikek). Il-mewġ ta 'spazju ħieles huwa wkoll perjodiku, iżda l-punt ta' fażi kostanti P0 jimxi 'l barra bil-veloċità tad-dawl u jivvjaġġa distanza ta' λ/2 (sa 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 huma separati mill-antenna u eventwalment iffurmati biex jinfirxu fl-ispazju ħieles. Nistgħu nqabblu mewġ spazjali gwidat u ħieles mal-mewġ tal-ilma, li jista 'jkun ikkawżat minn ġebla li tinżel f'korp ta' ilma kalm jew b'modi oħra. Ladarba jibda t-tfixkil fl-ilma, jiġi ġġenerat mewġ tal-ilma u jibda jinfirex 'il barra. Anke jekk id-disturb jieqaf, il-mewġ ma jieqfux imma jkomplu jinfirxu 'l quddiem. Jekk id-disturb jippersisti, mewġ ġdid jiġi ġġenerat b'mod kostanti, u l-propagazzjoni ta 'dawn il-mewġ tibqa' wara l-mewġ l-oħra.
L-istess jgħodd għall-mewġ elettromanjetiku ġġenerat minn disturbi elettriċi. Jekk id-disturb elettriku inizjali mis-sors huwa ta 'żmien qasir, il-mewġ elettromanjetiku ġġenerat jippropaga ġewwa l-linja ta' trażmissjoni, imbagħad jidħol fl-antenna, u finalment jirradja bħala mewġ ta 'spazju ħieles, minkejja li l-eċitazzjoni m'għadhiex preżenti (bħall-mewġ tal-ilma u t-tfixkil li ħolqu). Jekk id-disturb elettriku huwa kontinwu, il-mewġ elettromanjetiku jeżistu kontinwament u jsegwu mill-qrib warajhom matul il-propagazzjoni, kif muri fl-antenna bikonika murija fil-Figura 5. Meta l-mewġ elettromanjetiku jkun ġewwa linji ta 'trażmissjoni u antenni, l-eżistenza tagħhom hija relatata mal-eżistenza ta' elettriku. ħlas ġewwa l-konduttur. Madankollu, meta l-mewġ jiġi rradjat, jiffurmaw ċirku magħluq u m'hemm l-ebda ħlas biex iżommu l-eżistenza tagħhom. Dan iwassalna għall-konklużjoni li:
L-eċċitazzjoni tal-qasam teħtieġ aċċelerazzjoni u deċelerazzjoni tal-ħlas, iżda l-manutenzjoni tal-kamp ma teħtieġx aċċelerazzjoni u deċelerazzjoni tal-ħlas.
Figura 5
3. Radjazzjoni Dipole
Nippruvaw nispjegaw il-mekkaniżmu li bih il-linji tal-kamp elettriku jinfirdu mill-antenna u jiffurmaw mewġ ta 'spazju ħieles, u nieħdu l-antenna tad-dipol bħala eżempju. Għalkemm hija spjegazzjoni simplifikata, tippermetti wkoll lin-nies jaraw b'mod intuwittiv il-ġenerazzjoni ta 'mewġ ta' spazju ħieles. Figura 6(a) turi l-linji tal-kamp elettriku ġġenerati bejn iż-żewġ dirgħajn tad-dipol meta l-linji tal-kamp elettriku jimxu '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 jimxu λ∕4 ieħor (total ta' λ∕2 mill-punt tal-bidu), u d-densità ta 'ċarġ fuq il-konduttur tibda tonqos. Jista 'jitqies li huwa ffurmat bl-introduzzjoni ta' ħlasijiet opposti, li jikkanċellaw il-ħlasijiet fuq il-konduttur fl-aħħar tal-ewwel nofs taċ-ċiklu. Il-linji tal-kamp elettriku ġġenerati mill-piżijiet opposti huma 3 u jimxu distanza ta 'λ∕4, li hija rappreżentata bil-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 ħlas nett fuq l-antenna, il-linji tal-kamp elettriku għandhom ikunu sfurzati li 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, li jifforma distribuzzjoni ta 'kamp elettriku simili għal Figura 4.
Figura 6
Biex titgħallem aktar dwar l-antenni, jekk jogħġbok żur:
Ħin tal-post: Ġunju-20-2024
