როცა საქმე ეხებაანტენები, კითხვა, რომელიც ხალხს ყველაზე მეტად აწუხებს არის "როგორ მიიღწევა რადიაცია რეალურად?"როგორ ვრცელდება სიგნალის წყაროს მიერ წარმოქმნილი ელექტრომაგნიტური ველი გადამცემი ხაზისა და ანტენის შიგნით და ბოლოს „გამოიყოფა“ ანტენისგან თავისუფალი სივრცის ტალღის წარმოქმნით.
1. ერთი მავთულის გამოსხივება
დავუშვათ, რომ მუხტის სიმკვრივე, გამოხატული როგორც qv (კულონი/მ3), თანაბრად არის განაწილებული წრიულ მავთულში, რომლის განივი კვეთის ფართობია a და მოცულობა V, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 1.
ფიგურა 1
მთლიანი მუხტი Q V მოცულობაში მოძრაობს z მიმართულებით ერთიანი სიჩქარით Vz (მ/წმ).შეიძლება დადასტურდეს, რომ დენის სიმკვრივე Jz მავთულის განივი მონაკვეთზე არის:
Jz = qv vz (1)
თუ მავთული დამზადებულია იდეალური გამტარისგან, დენის სიმკვრივე Js მავთულის ზედაპირზე არის:
Js = qs vz (2)
სადაც qs არის ზედაპირული მუხტის სიმკვრივე.თუ მავთული ძალიან თხელია (იდეალურად, რადიუსი არის 0), მავთულის დენი შეიძლება გამოიხატოს როგორც:
Iz = ql vz (3)
სადაც ql (კულონი/მეტრი) არის დატენვა სიგრძის ერთეულზე.
ჩვენ ძირითადად წვრილ მავთულხლართებს ვგულისხმობთ და დასკვნები ეხება ზემოაღნიშნულ სამ შემთხვევას.თუ დენი დროში ცვალებადია, ფორმულის (3) წარმოებული დროის მიმართ არის შემდეგი:
(4)
az არის დამუხტვის აჩქარება.თუ მავთულის სიგრძე არის l, (4) შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგნაირად:
(5)
განტოლება (5) არის ძირითადი ურთიერთობა დენსა და მუხტს შორის და ასევე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ძირითადი ურთიერთობა.მარტივად რომ ვთქვათ, რადიაციის წარმოებისთვის, უნდა არსებობდეს დროში ცვალებადი დენი ან დამუხტვის აჩქარება (ან შენელება).ჩვენ ჩვეულებრივ ვახსენებთ დენს დრო-ჰარმონიულ აპლიკაციებში, და დამუხტვა ყველაზე ხშირად აღინიშნება გარდამავალ აპლიკაციებში.დატენვის აჩქარების (ან შენელების) წარმოქმნის მიზნით, მავთული უნდა იყოს მოხრილი, დაკეცილი და წყვეტილი.როდესაც მუხტი რხევა დრო-ჰარმონიულ მოძრაობაში, ის ასევე გამოიმუშავებს პერიოდულ მუხტის აჩქარებას (ან შენელებას) ან დროში ცვალებად დენს.ამიტომ:
1) თუ მუხტი არ მოძრაობს, არ იქნება დენი და გამოსხივება.
2) თუ მუხტი მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით:
ა.თუ მავთული არის სწორი და უსასრულო სიგრძით, არ არის რადიაცია.
ბ.თუ მავთული მოხრილია, დაკეცილი ან შეწყვეტილია, როგორც ეს ნაჩვენებია 2-ზე, არის გამოსხივება.
3) თუ მუხტი დროთა განმავლობაში ირხევა, მუხტი ასხივებს მაშინაც კი, თუ მავთული სწორია.
სურათი 2
რადიაციის მექანიზმის ხარისხობრივი გაგება შეიძლება მიღებულ იქნეს ღია მავთულთან დაკავშირებული იმპულსური წყაროს ნახვით, რომელიც შეიძლება დამიწდეს მის ღია ბოლოზე დატვირთვის საშუალებით, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 2(დ).როდესაც მავთული თავდაპირველად ენერგიულია, მავთულში მუხტები (თავისუფალი ელექტრონები) მოძრაობენ წყაროს მიერ წარმოქმნილი ელექტრული ველის ხაზებით.იმის გამო, რომ მუხტები აჩქარებულია მავთულის წყაროს ბოლოში და ნელდება (უარყოფითი აჩქარება თავდაპირველ მოძრაობასთან შედარებით), როდესაც აისახება მის ბოლოში, რადიაციული ველი წარმოიქმნება მის ბოლოებზე და მავთულის დანარჩენი ნაწილის გასწვრივ.მუხტების აჩქარება მიიღწევა ძალის გარე წყაროს მიერ, რომელიც აყენებს მუხტებს მოძრაობაში და წარმოქმნის დაკავშირებულ რადიაციულ ველს.მავთულის ბოლოებზე მუხტების შენელება ხდება ინდუცირებულ ველთან დაკავშირებული შინაგანი ძალებით, რაც გამოწვეულია მავთულის ბოლოებში კონცენტრირებული მუხტების დაგროვებით.შინაგანი ძალები ენერგიას იძენენ მუხტის დაგროვებისგან, რადგან მისი სიჩქარე მავთულის ბოლოებში ნულამდე მცირდება.ამრიგად, მუხტების აჩქარება ელექტრული ველის აგზნების გამო და მუხტების შენელება მავთულის წინაღობის შეწყვეტის ან გლუვი მრუდის გამო არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წარმოქმნის მექანიზმები.მიუხედავად იმისა, რომ დენის სიმკვრივე (Jc) და მუხტის სიმკვრივე (qv) არის წყაროს ტერმინები მაქსველის განტოლებებში, მუხტი ითვლება უფრო ფუნდამენტურ რაოდენობად, განსაკუთრებით გარდამავალი ველებისთვის.მიუხედავად იმისა, რომ გამოსხივების ეს ახსნა ძირითადად გამოიყენება გარდამავალი მდგომარეობებისთვის, ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სტაბილური მდგომარეობის გამოსხივების ასახსნელად.
გირჩევთ რამდენიმე შესანიშნავიანტენის პროდუქტებიმიერ წარმოებულიRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0,8-2 გჰც)
RM-SWA910-22 (9-10 გჰც)
2. ორმავთულის გამოსხივება
შეაერთეთ ძაბვის წყარო ორგამტარიან გადამცემ ხაზთან, რომელიც დაკავშირებულია ანტენასთან, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3(a).ორსადენიან ხაზზე ძაბვის გამოყენება წარმოქმნის ელექტრული ველის გამტარებს შორის.ელექტრული ველის ხაზები მოქმედებს თითოეულ გამტართან დაკავშირებულ თავისუფალ ელექტრონებზე (ადვილად გამოყოფილი ატომებისგან) და აიძულებს მათ გადაადგილებას.მუხტების მოძრაობა წარმოქმნის დენს, რაც თავის მხრივ წარმოქმნის მაგნიტურ ველს.
სურათი 3
ჩვენ მივიღეთ, რომ ელექტრული ველის ხაზები იწყება დადებითი მუხტებით და მთავრდება უარყოფითი მუხტებით.რა თქმა უნდა, მათ შეუძლიათ დადებითი მუხტებითაც დაიწყოს და უსასრულობამდე დასრულდეს;ან იწყება უსასრულობიდან და მთავრდება უარყოფითი მუხტებით;ან შექმენით დახურული მარყუჟები, რომლებიც არც იწყება და არც მთავრდება რაიმე მუხტით.მაგნიტური ველის ხაზები ყოველთვის ქმნიან დახურულ მარყუჟებს დენის გამტარების გარშემო, რადგან ფიზიკაში მაგნიტური მუხტები არ არის.ზოგიერთ მათემატიკურ ფორმულაში შემოტანილია ექვივალენტური მაგნიტური მუხტები და მაგნიტური დენები, რათა აჩვენონ ორმაგი გადაწყვეტილებები, რომლებიც მოიცავს სიმძლავრესა და მაგნიტურ წყაროებს.
ორ გამტარს შორის დახატული ელექტრული ველის ხაზები ეხმარება მუხტის განაწილების ჩვენებას.თუ ვივარაუდებთ, რომ ძაბვის წყარო სინუსოიდურია, ჩვენ ველოდებით, რომ გამტარებს შორის ელექტრული ველი ასევე იქნება სინუსოიდური, წყაროს ტოლი პერიოდით.ელექტრული ველის სიძლიერის ფარდობითი სიდიდე წარმოდგენილია ელექტრული ველის ხაზების სიმკვრივით, ხოლო ისრები მიუთითებენ შედარებით მიმართულებაზე (დადებითი ან უარყოფითი).გამტარებს შორის დროში ცვალებადი ელექტრული და მაგნიტური ველების წარმოქმნა ქმნის ელექტრომაგნიტურ ტალღას, რომელიც ვრცელდება გადამცემი ხაზის გასწვრივ, როგორც ნაჩვენებია სურათზე 3(a).ელექტრომაგნიტური ტალღა შედის ანტენაში მუხტით და შესაბამისი დენით.თუ ანტენის სტრუქტურის ნაწილს მოვაცილებთ, როგორც ნაჩვენებია 3(ბ) სურათზე, თავისუფალი სივრცის ტალღა შეიძლება წარმოიქმნას ელექტრული ველის ხაზების ღია ბოლოების „შეერთებით“ (გამოსახულია წერტილოვანი ხაზებით).თავისუფალი სივრცის ტალღა ასევე პერიოდულია, მაგრამ მუდმივი ფაზის წერტილი P0 მოძრაობს გარედან სინათლის სიჩქარით და გადის λ/2 (P1-მდე) მანძილს დროის ნახევარში.ანტენის მახლობლად, მუდმივი ფაზის წერტილი P0 მოძრაობს უფრო სწრაფად, ვიდრე სინათლის სიჩქარე და უახლოვდება სინათლის სიჩქარეს ანტენისგან დაშორებულ წერტილებში.სურათი 4 გვიჩვენებს λ∕2 ანტენის თავისუფალი სივრცის ელექტრული ველის განაწილებას t = 0, t/8, t/4 და 3T/8.
სურათი 4 λ∕2 ანტენის თავისუფალი სივრცის ელექტრული ველის განაწილება t = 0, t/8, t/4 და 3T/8
უცნობია, თუ როგორ გამოიყოფა მართვადი ტალღები ანტენისგან და საბოლოოდ ჩამოყალიბდა თავისუფალ სივრცეში გასავრცელებლად.ჩვენ შეგვიძლია შევადაროთ მართვადი და თავისუფალი სივრცის ტალღები წყლის ტალღებს, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს წყნარ წყალში ჩავარდნილმა ქვამ ან სხვა გზით.მას შემდეგ, რაც წყალში არეულობა იწყება, წყლის ტალღები წარმოიქმნება და იწყებს გავრცელებას გარედან.მაშინაც კი, თუ არეულობა შეჩერდება, ტალღები არ ჩერდებიან, არამედ აგრძელებენ გავრცელებას წინ.თუ არეულობა გრძელდება, მუდმივად წარმოიქმნება ახალი ტალღები და ამ ტალღების გავრცელება ჩამორჩება სხვა ტალღებს.
იგივე ეხება ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, რომლებიც წარმოიქმნება ელექტრული დარღვევებით.თუ წყაროდან საწყისი ელექტრული დარღვევა ხანმოკლეა, წარმოქმნილი ელექტრომაგნიტური ტალღები ვრცელდება გადამცემ ხაზში, შემდეგ შედიან ანტენაში და ბოლოს ასხივებენ როგორც თავისუფალი სივრცის ტალღები, მიუხედავად იმისა, რომ აგზნება აღარ არის (ისევე, როგორც წყლის ტალღები და მათ მიერ შექმნილ არეულობა).თუ ელექტრული არეულობა უწყვეტია, ელექტრომაგნიტური ტალღები მუდმივად არსებობს და გავრცელებისას მჭიდროდ მიჰყვება მათ უკან, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზ 5-ში ნაჩვენები ბიკონუსურ ანტენაში. როდესაც ელექტრომაგნიტური ტალღები გადამცემ ხაზებსა და ანტენებშია, მათი არსებობა დაკავშირებულია ელექტროენერგიის არსებობასთან. დატენვა გამტარის შიგნით.თუმცა, როდესაც ტალღები გამოსხივდება, ისინი ქმნიან დახურულ მარყუჟს და არ არის მუხტი მათი არსებობის შესანარჩუნებლად.ეს მიგვიყვანს დასკვნამდე, რომ:
ველის აგზნება მოითხოვს დამუხტვის აჩქარებას და შენელებას, მაგრამ ველის შენარჩუნება არ საჭიროებს დამუხტვის აჩქარებას და შენელებას.
სურათი 5
3. დიპოლური გამოსხივება
ჩვენ ვცდილობთ ავხსნათ მექანიზმი, რომლითაც ელექტრული ველის ხაზები შორდებიან ანტენას და ქმნიან თავისუფალი სივრცის ტალღებს და მაგალითად ავიღოთ დიპოლური ანტენა.მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის გამარტივებული ახსნა, ის ასევე საშუალებას აძლევს ადამიანებს ინტუიციურად დაინახონ თავისუფალი სივრცის ტალღების წარმოქმნა.სურათი 6(a) გვიჩვენებს ელექტრული ველის ხაზებს, რომლებიც წარმოიქმნება დიპოლის ორ მკლავს შორის, როდესაც ელექტრული ველის ხაზები გარედან მოძრაობენ λ∕4-ით ციკლის პირველ მეოთხედში.ამ მაგალითისთვის, დავუშვათ, რომ წარმოქმნილი ელექტრული ველის ხაზების რაოდენობა არის 3. ციკლის მომდევნო მეოთხედში, საწყისი სამი ელექტრული ველის ხაზი გადაადგილდება კიდევ λ∕4 (სულ λ∕2 საწყისი წერტილიდან). და მუხტის სიმკვრივე დირიჟორზე იწყებს კლებას.ის შეიძლება ჩაითვალოს ჩამოყალიბებულად საპირისპირო მუხტების შემოღებით, რომლებიც აუქმებენ მუხტებს გამტარზე ციკლის პირველი ნახევრის ბოლოს.საპირისპირო მუხტების მიერ წარმოქმნილი ელექტრული ველის ხაზები არის 3 და მოძრაობს λ∕4 მანძილით, რომელიც წარმოდგენილია 6(ბ) ხაზების წერტილოვანი ხაზებით.
საბოლოო შედეგი არის ის, რომ არის სამი დაღმავალი ელექტრული ველის ხაზი პირველ λ∕4 მანძილზე და ამდენივე აღმავალი ელექტრული ველის ხაზები მეორე λ∕4 მანძილზე.იმის გამო, რომ ანტენაზე არ არის წმინდა მუხტი, ელექტრული ველის ხაზები იძულებული უნდა იყოს გამოეყოს გამტარს და გაერთიანდეს დახურული მარყუჟის შესაქმნელად.ეს ნაჩვენებია სურათზე 6(c).მეორე ნახევარშიც იგივე ფიზიკური პროცესი მიმდინარეობს, მაგრამ გაითვალისწინეთ, რომ მიმართულება საპირისპიროა.ამის შემდეგ, პროცესი მეორდება და გრძელდება განუსაზღვრელი ვადით, აყალიბებს ელექტრული ველის განაწილებას, როგორც სურათი 4.
სურათი 6
ანტენების შესახებ მეტი ინფორმაციისთვის ეწვიეთ:
გამოქვეყნების დრო: ივნისი-20-2024
