Қашанантенналар, адамдарды ең көп мазалайтын сұрақ – «Радиацияға шын мәнінде қалай қол жеткізіледі?».Сигнал көзі тудыратын электромагниттік өріс беру желісі арқылы және антеннаның ішінде қалай таралады және ақырында антеннадан «бөлініп», бос кеңістік толқынын құрайды.
1. Бір сымды сәулелену
qv (кулон/м3) түрінде көрсетілген заряд тығыздығы 1-суретте көрсетілгендей көлденең қимасының ауданы a және көлемі V болатын дөңгелек сымда біркелкі таралған деп алайық.
1-сурет
V көлеміндегі жалпы Q заряды z бағытында біркелкі Vz (м/с) жылдамдықпен қозғалады.Сымның көлденең қимасындағы ток тығыздығы Jz болатынын дәлелдеуге болады:
Jz = qv vz （1）
Егер сым идеалды өткізгіштен жасалған болса, сым бетіндегі ток тығыздығы Js:
Js = qs vz （2）
Мұндағы qs – зарядтың беттік тығыздығы.Егер сым өте жұқа болса (ең дұрысы радиусы 0 болса), сымдағы токты келесі түрде көрсетуге болады:
Iz = ql vz (3)
Мұндағы ql (кулон/метр) – бірлік ұзындықтағы заряд.
Біз негізінен жұқа сымдарға қатыстымыз және қорытындылар жоғарыда аталған үш жағдайға қатысты.Ток уақыт бойынша өзгеретін болса, (3) формуланың уақытқа қатысты туындысы келесідей болады:
（4）
az – заряд үдеуі.Егер сым ұзындығы l болса, (4) келесі түрде жазылуы мүмкін:
（5）
(5) теңдеу ток пен заряд арасындағы негізгі қатынас, сонымен қатар электромагниттік сәулеленудің негізгі байланысы болып табылады.Қарапайым сөзбен айтқанда, сәуле шығару үшін уақыт бойынша өзгеретін ток немесе зарядтың үдеуі (немесе баяулауы) болуы керек.Біз әдетте уақыттық гармоникалық қолданбаларда токты айтамыз, ал заряд өтпелі қолданбаларда жиі айтылады.Зарядтың үдеуін (немесе баяулауын) жасау үшін сым иілген, бүктелген және үзілген болуы керек.Заряд уақыттық гармоникалық қозғалыста тербелгенде, ол сонымен қатар зарядтың мерзімді үдеуін (немесе баяулауын) немесе уақыт бойынша өзгеретін токты тудырады.Сондықтан:
1) Егер заряд қозғалмаса, ток та, сәуле де болмайды.
2) Егер заряд тұрақты жылдамдықпен қозғалса:
а.Егер сым түзу және ұзындығы шексіз болса, онда радиация болмайды.
б.Егер сым 2-суретте көрсетілгендей майысқан, бүктелген немесе үзілген болса, радиация бар.
3) Заряд уақыт бойынша тербелсе, сым түзу болса да заряд сәулеленеді.
2-сурет
Сәулелену механизмі туралы сапалы түсінікті 2(d) суретте көрсетілгендей, оның ашық ұшында жүктеме арқылы жерге қосуға болатын ашық сымға қосылған импульстік көзге қарау арқылы алуға болады.Сымға бастапқы қуат берілгенде, сымдағы зарядтар (бос электрондар) көзден пайда болатын электр өрісінің сызықтары арқылы қозғалысқа келтіріледі.Зарядтар сымның бастапқы ұшында жеделдетілгендіктен және оның соңында шағылысқан кезде тежелген (бастапқы қозғалысқа қатысты теріс үдеу), оның ұштарында және сымның қалған бөлігінде сәулелену өрісі пайда болады.Зарядтардың үдеуі зарядтарды қозғалысқа келтіретін және олармен байланысты сәулелену өрісін тудыратын сыртқы күш көзі арқылы жүзеге асады.Сымның ұштарындағы зарядтардың тежелуі индукцияланған өріске байланысты ішкі күштермен жүзеге асады, ол сымның ұштарында шоғырланған зарядтардың жиналуынан туындайды.Ішкі күштер зарядтың жинақталуынан энергия алады, өйткені оның жылдамдығы сымның ұштарында нөлге дейін төмендейді.Демек, электр өрісінің қозуынан зарядтардың үдеуі және сым кедергісінің үзілмеуі немесе тегіс қисығы салдарынан зарядтардың баяулауы электромагниттік сәулеленудің пайда болу механизмдері болып табылады.Ток тығыздығы (Jc) және заряд тығыздығы (кв) екеуі де Максвелл теңдеулерінің бастапқы терминдері болса да, заряд әсіресе өтпелі өрістер үшін неғұрлым іргелі шама болып саналады.Сәулеленудің бұл түсіндірмесі негізінен өтпелі күйлер үшін қолданылғанымен, оны тұрақты күйдегі сәулеленуді түсіндіру үшін де қолдануға болады.
Бірнеше тамаша ұсыныңызантенна өнімдеріөндіргенRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0,8-2ГГц)
RM-SWA910-22(9-10ГГц)
2. Екі сымды сәулелену
Кернеу көзін 3(а) суретте көрсетілгендей антеннаға жалғанған екі өткізгіштік беру желісіне қосыңыз.Екі сымды желіге кернеу беру өткізгіштер арасында электр өрісін тудырады.Электр өрісінің сызықтары әрбір өткізгішке қосылған бос электрондарға (атомдардан оңай бөлінген) әсер етіп, оларды қозғалуға мәжбүр етеді.Зарядтардың қозғалысы ток тудырады, бұл өз кезегінде магнит өрісін тудырады.
3-сурет
Біз электр өрісінің сызықтары оң зарядтардан басталып, теріс зарядтармен аяқталатынын қабылдадық.Әрине, олар да оң зарядтардан басталып, шексіздікте аяқталуы мүмкін;немесе шексіздіктен басталып, теріс зарядтармен аяқталады;немесе ешқандай зарядтармен басталмайтын және аяқталмайтын тұйық циклдар құрайды.Магнит өрісінің сызықтары әрқашан ток өткізгіштердің айналасында тұйық контурлар құрайды, өйткені физикада магниттік зарядтар жоқ.Кейбір математикалық формулаларда қуат пен магнит көздерін қамтитын шешімдер арасындағы екіжақтылықты көрсету үшін эквивалентті магниттік зарядтар мен магниттік токтар енгізіледі.
Екі өткізгіштің арасында жүргізілген электр өрісінің сызықтары зарядтың таралуын көрсетуге көмектеседі.Егер кернеу көзі синусоидалы деп есептесек, өткізгіштер арасындағы электр өрісі де көзге тең периоды синусоидалы болады деп күтеміз.Электр өрісінің кернеулігінің салыстырмалы шамасы электр өрісінің сызықтарының тығыздығымен көрсетіледі, ал көрсеткілер салыстырмалы бағытты (оң немесе теріс) көрсетеді.Өткізгіштер арасындағы уақыт бойынша өзгеретін электр және магнит өрістерінің генерациясы 3(а) суретте көрсетілгендей, электр беру желісінің бойымен таралатын электромагниттік толқынды құрайды.Электромагниттік толқын антеннаға зарядпен және сәйкес токпен кіреді.Егер антенна құрылымының бір бөлігін алып тастасақ, 3(b) суретте көрсетілгендей, электр өрісі сызықтарының ашық ұштарын (нүкте сызықтармен көрсетілген) «қосу» арқылы бос кеңістік толқыны пайда болуы мүмкін.Бос кеңістік толқыны да периодты, бірақ тұрақты фазалық Р0 нүктесі жарық жылдамдығымен сыртқа қарай жылжиды және жарты уақыт кезеңінде λ/2 (Р1-ге дейін) қашықтықты жүреді.Антеннаның жанында тұрақты фазалық Р0 нүктесі жарық жылдамдығынан жылдамырақ қозғалады және антеннадан алыс нүктелердегі жарық жылдамдығына жақындайды.4-суретте t = 0, t/8, t/4 және 3T/8 кезінде λ∕2 антеннасының бос кеңістіктегі электр өрісінің таралуы көрсетілген.
4-сурет t = 0, t/8, t/4 және 3T/8 кезінде λ∕2 антеннасының бос кеңістік электр өрісінің таралуы
Басқарылатын толқындар антеннадан қалай бөлініп, ақырында бос кеңістікте таралу үшін пайда болатыны белгісіз.Біз басқарылатын және бос ғарыш толқындарын су толқындарымен салыстыра аламыз, олар тыныш су айдынына тастың түсуінен немесе басқа жолдармен туындауы мүмкін.Судағы бұзылулар басталғаннан кейін су толқындары пайда болады және сыртқа тарай бастайды.Мазасыздық тоқтаса да, толқындар тоқтамайды, бірақ алға қарай таралады.Егер бұзылу сақталса, үнемі жаңа толқындар пайда болады және бұл толқындардың таралуы басқа толқындардан артта қалады.
Бұл электрлік бұзылулардан туындайтын электромагниттік толқындарға да қатысты.Егер бастапқы электрлік кедергі көзден қысқа уақытқа созылса, түзілген электромагниттік толқындар тарату желісінің ішінде таралады, содан кейін антеннаға енеді және қозу енді жоқ болса да (су толқындары сияқты) бос кеңістік толқындары ретінде таралады. және олар жасаған тәртіпсіздік).Егер электр тогының бұзылуы үздіксіз болса, электромагниттік толқындар 5-суретте көрсетілген биконикалық антеннада көрсетілгендей, таралу кезінде үздіксіз болады және олардың артында тығыз жүреді. Электромагниттік толқындар тарату желілері мен антенналардың ішінде болғанда, олардың болуы электрлік толқындардың болуымен байланысты. өткізгіштің ішіндегі заряд.Дегенмен, толқындар сәулеленген кезде олар тұйық цикл құрайды және олардың бар болуын сақтау үшін заряд болмайды.Бұл бізді мынадай қорытындыға әкеледі:
Өрісті қоздыру зарядтың үдеуін және тежелуін қажет етеді, бірақ өрісті ұстау зарядтың үдеуін және тежелуін қажет етпейді.
5-сурет
3. Дипольдік сәулелену
Біз электр өрісінің сызықтарының антеннадан бөлініп, бос кеңістік толқындарын құрайтын механизмін түсіндіруге тырысамыз және мысал ретінде диполь антеннасын аламыз.Бұл жеңілдетілген түсініктеме болса да, ол адамдарға бос кеңістік толқындарының пайда болуын интуитивті түрде көруге мүмкіндік береді.6(а) суретте электр өрісінің сызықтары циклдің бірінші ширегінде λ∕4 сыртқа жылжыған кезде дипольдің екі иіні арасында пайда болатын электр өрісінің сызықтары көрсетілген.Бұл мысал үшін, пайда болған электр өрісінің сызықтарының саны 3 деп алайық. Циклдің келесі ширегінде бастапқы үш электр өрісі сызығы тағы λ∕4 (бастапқы нүктеден λ∕2) қозғалады. және өткізгіштегі зарядтың тығыздығы төмендей бастайды.Оны циклдің бірінші жартысының соңында өткізгіштегі зарядтарды жоятын қарама-қарсы зарядтардың енгізілуінен түзілген деп санауға болады.Қарама-қарсы зарядтар тудыратын электр өрісінің сызықтары 3-ке тең және λ∕4 қашықтыққа жылжиды, ол 6(б) суретте нүктелі сызықтармен көрсетілген.
Соңғы нәтиже бірінші λ∕4 қашықтықта үш төмен қарай электр өрісі сызығы және екінші λ∕4 қашықтықта бірдей жоғары электр өрісі сызығы бар.Антеннада таза заряд болмағандықтан, электр өрісінің сызықтары өткізгіштен бөлініп, тұйық контурды құру үшін біріктіруге мәжбүр болуы керек.Бұл 6(c) суретте көрсетілген.Екінші жартысында бірдей физикалық процесс жүреді, бірақ бағыттың қарама-қарсы екенін ескеріңіз.Осыдан кейін процесс қайталанады және шексіз жалғасады, 4-суретке ұқсас электр өрісінің таралуын құрайды.
6-сурет
Антенналар туралы көбірек білу үшін мына сайтқа кіріңіз:
Жіберу уақыты: 20 маусым-2024 ж
