Kiam temasantenoj, la demando, pri kiu homoj plej zorgas, estas "Kiel estas efektive atingita radiado?"Kiel la elektromagneta kampo generita de la signalfonto disvastiĝas tra la transmisilinio kaj ene de la anteno, kaj finfine "apartigas" de la anteno por formi liberan spacan ondon.
1. Ununura drato radiado
Ni supozu, ke la denseco de ŝargo, esprimita kiel qv (Coulombo/m3), estas unuforme distribuita en cirkla drato kun sekca areo de a kaj volumeno de V, kiel montrite en Figuro 1.
Figuro 1
La totala ŝargo Q en volumo V moviĝas en la z-direkto kun unuforma rapido Vz (m/s).Povas esti pruvite ke la nuna denseco Jz sur la sekco de la drato estas:
Jz = qv vz （1）
Se la drato estas farita el ideala direktisto, la kurenta denseco Js sur la dratsurfaco estas:
Js = qs vz （2）
Kie qs estas la surfaca ŝargodenseco.Se la drato estas tre maldika (ideale, la radiuso estas 0), la fluo en la drato povas esti esprimita kiel:
Iz = ql vz (3)
Kie ql (kulombo/metro) estas la ŝargo per unuolongo.
Ni ĉefe zorgas pri maldikaj dratoj, kaj la konkludoj validas por la supraj tri kazoj.Se la fluo estas tempovaria, la derivaĵo de formulo (3) kun respekto al tempo estas kiel sekvas:
(4)
az estas la ŝarga akcelo.Se la dratlongo estas l, (4) povas esti skribita jene:
(5)
Ekvacio (5) estas la baza rilato inter kurento kaj ŝargo, kaj ankaŭ la baza rilato de elektromagneta radiado.Simple dirite, por produkti radiadon, devas ekzisti temp-varia kurento aŭ akcelo (aŭ malakceliĝo) de ŝargo.Ni kutime mencias fluon en tempharmoniaj aplikoj, kaj ŝargo estas plej ofte menciita en pasemaj aplikoj.Por produkti ŝargan akcelon (aŭ malakceliĝon), la drato devas esti fleksita, faldita kaj malkontinua.Kiam la ŝargo oscilas en tempharmonia moviĝo, ĝi ankaŭ produktos periodan ŝargan akcelon (aŭ malakceliĝon) aŭ temp-varian kurenton.Tial:
1) Se la ŝargo ne moviĝas, ne estos fluo kaj neniu radiado.
2) Se la ŝargo moviĝas kun konstanta rapideco:
a.Se la drato estas rekta kaj senfina en longo, ekzistas neniu radiado.
b.Se la drato estas fleksita, faldita aŭ malkontinua, kiel montrite en Figuro 2, ekzistas radiado.
3) Se la ŝargo oscilas kun la tempo, la ŝargo radias eĉ se la drato estas rekta.
Figuro 2
Kvalita kompreno de la radiadmekanismo povas esti akirita rigardante pulsitan fonton ligitan al malferma drato kiu povas esti surgrundigita tra ŝarĝo ĉe sia malferma fino, kiel montrite en Figuro 2 (d).Kiam la drato estas komence energiigita, la ŝargoj (liberaj elektronoj) en la drato estas metitaj en moviĝo per la elektraj kampolinioj generitaj per la fonto.Ĉar la ŝargoj estas akcelitaj ĉe la fontfino de la drato kaj malakcelitaj (negativa akcelo relative al la origina moviĝo) kiam reflektite ĉe ĝia fino, radiadkampo estas generita ĉe ĝiaj finoj kaj laŭ la resto de la drato.La akcelado de la ŝargoj estas plenumita per ekstera fonto de forto kiu metas la ŝargojn en moviĝo kaj produktas la rilatan radiadkampon.La malrapidiĝo de la ŝargoj ĉe la finoj de la drato estas plenumita per internaj fortoj asociitaj kun la induktita kampo, kiu estas kaŭzita de la amasiĝo de densaj ŝargoj ĉe la finoj de la drato.La internaj fortoj akiras energion el la amasiĝo de ŝargo kiam ĝia rapideco malpliiĝas al nulo ĉe la finoj de la drato.Tial, la akcelo de la ŝargoj pro la elektra kampa ekscito kaj la malrapidiĝo de la ŝargoj pro la malkontinueco aŭ glata kurbo de la drata impedanco estas la mekanismoj por la generacio de elektromagneta radiado.Kvankam kaj nuna denseco (Jc) kaj ŝargodenseco (qv) estas fonto terminoj en la ekvacioj de Maxwell, ŝargo estas konsiderita kiel pli fundamenta kvanto, precipe por pasemaj kampoj.Kvankam ĉi tiu klarigo de radiado estas ĉefe uzata por pasemaj statoj, ĝi ankaŭ povas esti uzata por klarigi ekvilibran radiadon.
Rekomendas plurajn bonegajnantenoj produktojfabrikita deRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0.8-2GHz)
RM-SWA910-22 (9-10GHz)
2. Dudrata radiado
Konektu tensiofonton al dukonduktila transmisilinio ligita al anteno, kiel montrite en Figuro 3(a).Apliki tension al la dudrata linio generas elektran kampon inter la konduktiloj.La elektrakampaj linioj agas sur la liberaj elektronoj (facile apartigitaj de atomoj) ligitaj al ĉiu konduktoro kaj devigas ilin moviĝi.La movo de ŝargoj generas kurenton, kiu siavice generas magnetan kampon.
Figuro 3
Ni akceptis, ke elektraj kampolinioj komenciĝas per pozitivaj ŝargoj kaj finiĝas per negativaj ŝargoj.Kompreneble, ili ankaŭ povas komenciĝi per pozitivaj ŝargoj kaj finiĝi ĉe senfineco;aŭ komenci ĉe malfinio kaj finiĝi kun negativaj ŝargoj;aŭ formi fermitajn buklojn, kiuj nek komenciĝas nek finiĝas per iuj ŝargoj.Magnetkampaj linioj ĉiam formas fermitajn buklojn ĉirkaŭ kurentportantaj konduktiloj ĉar ekzistas neniuj magnetaj ŝargoj en fiziko.En kelkaj matematikaj formuloj, ekvivalentaj magnetaj ŝargoj kaj magnetaj fluoj estas lanĉitaj por montri la duecon inter solvoj implikantaj potencon kaj magnetajn fontojn.
La elektraj kampolinioj desegnitaj inter du konduktiloj helpas montri la distribuadon de ŝargo.Se ni supozas ke la tensiofonto estas sinusoida, ni atendas ke la elektra kampo inter la konduktiloj ankaŭ estu sinusoida kun periodo egala al tiu de la fonto.La relativa grandeco de la elektra kampoforto estas reprezentita per la denseco de la elektrakampaj linioj, kaj la sagoj indikas la relativan direkton (pozitivan aŭ negativan).La generacio de tempo-variaj elektraj kaj magnetaj kampoj inter la konduktiloj formas elektromagnetan ondon kiu disvastiĝas laŭ la transmisilinio, kiel montrite en Figuro 3 (a).La elektromagneta ondo eniras la antenon kun la ŝargo kaj la responda kurento.Se ni forigas parton de la antenstrukturo, kiel montrite en Figuro 3(b), liberspaca ondo povas esti formita "ligante" la malfermajn finojn de la elektrakampaj linioj (montritaj per la punktlinioj).La liberspaca ondo ankaŭ estas perioda, sed la konstanta faza punkto P0 moviĝas eksteren kun la lumrapideco kaj vojaĝas distancon de λ/2 (al P1) en duona periodo.Proksime de la anteno, la konstanta-faza punkto P0 moviĝas pli rapide ol la lumrapideco kaj alproksimiĝas al la lumrapideco ĉe punktoj malproksimaj de la anteno.Figuro 4 montras la liberspacan elektran kampodistribuon de la λ∕2 anteno ĉe t = 0, t/8, t/4, kaj 3T/8.
Figuro 4 Distribuo de la elektra kampo de liberspaco de la anteno λ∕2 ĉe t = 0, t/8, t/4 kaj 3T/8
Estas ne konata kiel la gviditaj ondoj estas apartigitaj de la anteno kaj poste formitaj por disvastigi en libera spaco.Ni povas kompari gvidajn kaj liberajn spacajn ondojn kun akvaj ondoj, kiuj povas esti kaŭzitaj de ŝtono faligita en trankvila akvoareo aŭ alimaniere.Post kiam la tumulto en la akvo komenciĝas, akvaj ondoj estas generitaj kaj komencas disvastigi eksteren.Eĉ se la perturbo ĉesas, la ondoj ne ĉesas sed daŭre disvastiĝas antaŭen.Se la perturbo daŭras, novaj ondoj estas konstante generitaj, kaj la disvastigo de tiuj ondoj postrestas malantaŭ la aliaj ondoj.
La sama estas vera por elektromagnetaj ondoj generitaj de elektraj perturboj.Se la komenca elektra perturbo de la fonto estas de mallonga tempodaŭro, la elektromagnetaj ondoj generitaj disvastiĝas ene de la transmisiolinio, tiam eniras la antenon, kaj fine radias kiel libera spaca ondoj, kvankam la ekscito ne plu ĉeestas (same kiel la akvaj ondoj). kaj la tumulto kiun ili kreis).Se la elektra perturbo estas kontinua, la elektromagnetaj ondoj ekzistas kontinue kaj sekvas proksime post ili dum disvastigo, kiel montrite en la dukonusa anteno montrita en Figuro 5. Kiam elektromagnetaj ondoj estas ene de transmisilinioj kaj antenoj, ilia ekzisto rilatas al la ekzisto de elektra. ŝargo ene de la konduktoro.Tamen, kiam la ondoj estas radiataj, ili formas fermitan buklon kaj ekzistas neniu ŝargo por konservi ilian ekziston.Ĉi tio kondukas nin al la konkludo, ke:
Ekscito de la kampo postulas akcelon kaj malakceligon de la ŝargo, sed prizorgado de la kampo ne postulas akcelon kaj malakcelon de la ŝargo.
Figuro 5
3. Dipola Radiado
Ni provas klarigi la mekanismon per kiu la elektrakampaj linioj disiĝas de la anteno kaj formas liberspacajn ondojn, kaj prenas la dipolantenon kiel ekzemplon.Kvankam ĝi estas simpligita klarigo, ĝi ankaŭ ebligas homojn intuicie vidi la generacion de liberspacaj ondoj.Figuro 6 (a) montras la elektran kampoliniojn generitajn inter la du brakoj de la dipolo kiam la elektrakamplinioj moviĝas eksteren je λ∕4 en la unua kvarono de la ciklo.Por ĉi tiu ekzemplo, ni supozu ke la nombro da elektraj kampolinioj formitaj estas 3. En la venonta kvarono de la ciklo, la originaj tri elektraj linioj movas alian λ∕4 (totalo de λ∕2 de la deirpunkto), kaj la ŝarĝdenseco sur la konduktoro komencas malpliiĝi.Ĝi povas esti konsiderata kiel formita per la enkonduko de kontraŭaj ŝargoj, kiuj nuligas la ŝargojn sur la konduktoro ĉe la fino de la unua duono de la ciklo.La elektrakampaj linioj generitaj per la kontraŭaj ŝargoj estas 3 kaj movas distancon de λ∕4, kiu estas reprezentita per la punktlinioj en Figuro 6(b).
La fina rezulto estas ke ekzistas tri malsupren elektraj kampolinioj en la unua λ∕4 distanco kaj la sama nombro da supren elektraj kampolinioj en la dua λ∕4 distanco.Ĉar ekzistas neniu neta ŝargo sur la anteno, la elektrakampaj linioj devas esti devigitaj apartiĝi de la direktisto kaj kombini kune por formi fermitan buklon.Ĉi tio estas montrita en Figuro 6(c).En la dua duono, la sama fizika procezo estas sekvata, sed notu, ke la direkto estas kontraŭa.Post tio, la procezo estas ripetita kaj daŭras senfine, formante elektran kampodistribuon similan al Figuro 4.
Figuro 6
Por lerni pli pri antenoj, bonvolu viziti:
Afiŝtempo: Jun-20-2024
