Кога станува збор заантени, прашањето за кое луѓето најмногу ги загрижува е „Како всушност се постигнува зрачењето?Како електромагнетното поле генерирано од изворот на сигналот се шири низ далноводот и внатре во антената, и на крајот се „одвојува“ од антената за да формира слободен простор на бранот.
1. Зрачење со една жица
Да претпоставиме дека густината на полнежот, изразена како qv (Кулом/м3), е рамномерно распоредена во кружна жица со површина на пресек од a и волумен од V, како што е прикажано на слика 1.
Слика 1
Вкупниот полнеж Q во волумен V се движи во насока z со еднаква брзина Vz (m/s).Може да се докаже дека густината на струјата Jz на пресекот на жицата е:
Jz = qv vz (1)
Ако жицата е направена од идеален проводник, густината на струјата Js на површината на жицата е:
Js = qs vz (2)
Каде што qs е густината на површинскиот полнеж.Ако жицата е многу тенка (идеално, радиусот е 0), струјата во жицата може да се изрази како:
Iz = ql vz (3)
Каде што ql (кулом/метар) е полнењето по единица должина.
Ние главно се занимаваме со тенки жици, а заклучоците се однесуваат на горенаведените три случаи.Ако струјата варира во време, дериватот на формулата (3) во однос на времето е како што следува:
(4)
az е забрзување на полнењето.Ако должината на жицата е l, (4) може да се напише на следниов начин:
(5)
Равенката (5) е основната врска помеѓу струјата и полнежот, а исто така и основната врска на електромагнетното зрачење.Едноставно кажано, за да се произведе зрачење, мора да има временски променлива струја или забрзување (или забавување) на полнење.Обично ја спомнуваме струјата во временските хармонични апликации, а полнењето најчесто се споменува во минливите апликации.За да се произведе забрзување (или забавување) на полнењето, жицата мора да биде свиткана, преклопена и прекината.Кога полнежот осцилира во временско-хармонично движење, исто така ќе произведе периодично забрзување (или забавување) на полнежот или струја која варира во време.Затоа:
1) Ако полнењето не се движи, нема да има струја и зрачење.
2) Ако полнењето се движи со константна брзина:
а.Ако жицата е права и бесконечна должина, нема зрачење.
б.Ако жицата е свиткана, превиткана или прекината, како што е прикажано на слика 2, има зрачење.
3) Ако полнењето осцилира со текот на времето, полнењето ќе зрачи дури и ако жицата е исправена.
Слика 2
Квалитативно разбирање на механизмот на зрачење може да се добие со гледање на пулсен извор поврзан со отворена жица што може да се заземји преку оптоварување на нејзиниот отворен крај, како што е прикажано на Слика 2(г).Кога жицата првично е под напон, полнежите (слободните електрони) во жицата се во движење од линиите на електричното поле генерирани од изворот.Бидејќи полнежите се забрзуваат на изворот на жицата и се забавуваат (негативно забрзување во однос на првобитното движење) кога се рефлектираат на нејзиниот крај, полето на зрачење се генерира на неговите краеви и долж остатокот од жицата.Забрзувањето на полнежите се постигнува со надворешен извор на сила кој ги става полнежите во движење и го произведува поврзаното поле на зрачење.Забавувањето на полнежите на краевите на жицата се постигнува со внатрешни сили поврзани со индуцираното поле, што е предизвикано од акумулацијата на концентрирани полнежи на краевите на жицата.Внатрешните сили добиваат енергија од акумулацијата на полнежот бидејќи неговата брзина се намалува на нула на краевите на жицата.Затоа, забрзувањето на полнежите поради возбудувањето на електричното поле и забавувањето на полнежите поради дисконтинуитет или мазна крива на импедансата на жицата се механизмите за генерирање на електромагнетно зрачење.Иако и густината на струјата (Jc) и густината на полнежот (qv) се изворни термини во Максвеловите равенки, полнењето се смета за пофундаментална големина, особено за минливи полиња.Иако ова објаснување на зрачењето главно се користи за минливи состојби, може да се користи и за објаснување на зрачењето во стабилна состојба.
Препорачај неколку одличниантени производипроизведени одРФМИСО:
RM-TCR406,4
RM-BCA082-4 (0,8-2 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
2. Двожична радијација
Поврзете извор на напон со далновод со два спроводници поврзан со антена, како што е прикажано на Слика 3(а).Примената на напон на линијата со две жици генерира електрично поле помеѓу проводниците.Линиите на електричното поле делуваат на слободните електрони (лесно одвоени од атомите) поврзани со секој проводник и ги принудуваат да се движат.Движењето на полнежите генерира струја, која пак генерира магнетно поле.
Слика 3
Ние прифативме дека линиите на електричното поле започнуваат со позитивни полнежи и завршуваат со негативни полнежи.Се разбира, тие можат да започнат и со позитивни полнежи и да завршат на бесконечност;или почнуваат од бесконечност и завршуваат со негативни полнежи;или формираат затворени јамки кои ниту почнуваат ниту завршуваат со какви било полнења.Линиите на магнетното поле секогаш формираат затворени јамки околу спроводниците што носат струја бидејќи во физиката нема магнетни полнежи.Во некои математички формули, се воведуваат еквивалентни магнетни полнежи и магнетни струи за да се прикаже двојноста помеѓу решенијата кои вклучуваат моќност и магнетни извори.
Линиите на електричното поле нацртани помеѓу два проводници помагаат да се прикаже распределбата на полнежот.Ако претпоставиме дека изворот на напон е синусоидален, очекуваме и електричното поле помеѓу спроводниците да биде синусоидно со период еднаков на оној на изворот.Релативната големина на јачината на електричното поле е претставена со густината на линиите на електричното поле, а стрелките ја означуваат релативната насока (позитивна или негативна).Генерирањето на временски променливи електрични и магнетни полиња помеѓу спроводниците формира електромагнетен бран кој се шири долж далноводот, како што е прикажано на слика 3(а).Електромагнетниот бран влегува во антената со полнење и соодветната струја.Ако отстраниме дел од структурата на антената, како што е прикажано на слика 3(б), може да се формира бран на слободен простор со „поврзување“ на отворените краеви на линиите на електричното поле (прикажано со точките линии).Бранот на слободен простор е исто така периодичен, но константната фаза P0 се движи нанадвор со брзина на светлината и поминува растојание од λ/2 (до P1) за половина временски период.Во близина на антената, точката со постојана фаза P0 се движи побрзо од брзината на светлината и се приближува до брзината на светлината во точките далеку од антената.Слика 4 ја прикажува дистрибуцијата на електричното поле во слободен простор на антената λ∕2 при t = 0, t/8, t/4 и 3T/8.
Слика 4 Дистрибуција на електрично поле на слободен простор на λ∕2 антената при t = 0, t/8, t/4 и 3T/8
Не е познато како водените бранови се одвоени од антената и на крајот се формираат за да се шират во слободен простор.Можеме да ги споредиме водените и слободните вселенски бранови со водените бранови, кои можат да бидат предизвикани од камен паднат во мирна водена површина или на други начини.Откако ќе започне нарушувањето во водата, водните бранови се генерираат и почнуваат да се шират нанадвор.Дури и ако нарушувањето престане, брановите не престануваат, туку продолжуваат да се шират напред.Ако нарушувањето продолжи, постојано се генерираат нови бранови, а ширењето на овие бранови заостанува зад другите бранови.
Истото важи и за електромагнетните бранови генерирани од електрични пречки.Ако почетното електрично нарушување од изворот е краткотрајно, генерираните електромагнетни бранови се шират внатре во далноводот, потоа влегуваат во антената и на крајот зрачат како бранови на слободен простор, иако побудувањето повеќе не е присутно (исто како водните бранови и нарушувањето што тие го создадоа).Ако електричното нарушување е континуирано, електромагнетните бранови постојат континуирано и следат внимателно зад нив за време на ширењето, како што е прикажано на биконичната антена прикажана на слика 5. Кога електромагнетните бранови се во далноводи и антени, нивното постоење е поврзано со постоењето на електрична полнење во внатрешноста на проводникот.Меѓутоа, кога брановите се зрачат, тие формираат затворена јамка и нема полнење за одржување на нивното постоење.Ова не води до заклучок дека:
Побудувањето на полето бара забрзување и забавување на полнењето, но одржувањето на полето не бара забрзување и забавување на полнењето.
Слика 5
3. Дипол зрачење
Се обидуваме да го објасниме механизмот со кој линиите на електричното поле се одвојуваат од антената и формираат бранови на слободен простор, а како пример ја земаме диполната антена.Иако е поедноставено објаснување, исто така им овозможува на луѓето интуитивно да го видат создавањето на бранови во слободен простор.Слика 6(а) ги прикажува линиите на електричното поле генерирани помеѓу двата крака на диполот кога линиите на електричното поле се движат нанадвор за λ∕4 во првата четвртина од циклусот.За овој пример, да претпоставиме дека бројот на формирани линии на електричното поле е 3. Во следната четвртина од циклусот, оригиналните три линии на електричното поле се движат уште λ∕4 (вкупно λ∕2 од почетната точка), а густината на полнежот на спроводникот почнува да се намалува.Може да се смета дека е формиран со воведување на спротивни полнежи, кои ги поништуваат полнењата на проводникот на крајот од првата половина од циклусот.Линиите на електричното поле генерирани од спротивните полнежи се 3 и се движат на растојание од λ∕4, што е претставено со точките линии на Слика 6(б).
Конечниот резултат е дека има три надолни линии на електричното поле на првото λ∕4 растојание и ист број линии на електричното поле нагоре во второто λ∕4 растојание.Бидејќи нема нето полнење на антената, линиите на електричното поле мора да бидат принудени да се одделат од проводникот и да се комбинираат заедно за да формираат затворена јамка.Ова е прикажано на Слика 6 (в).Во втората половина се следи истиот физички процес, но имајте предвид дека насоката е спротивна.После тоа, процесот се повторува и продолжува бесконечно, формирајќи дистрибуција на електрично поле слична на Слика 4.
Слика 6
За да дознаете повеќе за антените, посетете:
Време на објавување: 20.06.2024
