Etortzeanantenak, jendeari gehien kezkatzen zaion galdera "Nola lortzen da benetan erradiazioa?"Nola hedatzen den seinale-iturburuak sortutako eremu elektromagnetikoa transmisio-lerroan zehar eta antena barruan, eta, azkenik, antenatik "bereizi" den espazio libreko uhin bat osatzeko.
1. Hari bakarreko erradiazioa
Demagun karga-dentsitatea, qv (Coulomb/m3) gisa adierazita, uniformeki banatuta dagoela a-ren sekzio-eremua eta V-ko bolumena dituen hari zirkular batean, 1. irudian ikusten den moduan.
1. irudia
Q karga osoa V bolumenean z norabidean mugitzen da Vz (m/s) abiadura uniformean.Froga daiteke Jz korronte-dentsitatea hariaren zeharkako sekzioan hau dela:
Jz = qv vz （1）
Harila eroale ideal batez eginda badago, hariaren gainazaleko Js korronte dentsitatea hau da:
Js = qs vz （2）
Non qs gainazaleko karga-dentsitatea den.Harila oso mehea bada (egokiena, erradioa 0 da), hariaren korrontea honela adieraz daiteke:
Iz = ql vz (3)
Non ql (coulomb/metro) luzera unitateko karga den.
Batez ere hari meheez arduratzen gara, eta ondorioak goiko hiru kasuetarako balio dute.Korrontea denbora aldakorra bada, (3) formularen deribatua denborarekiko hau da:
(4)
az kargaren azelerazioa da.Hariaren luzera l bada, (4) honela idatz daiteke:
(5)
(5) ekuazioa korrontearen eta kargaren arteko oinarrizko erlazioa da, baita erradiazio elektromagnetikoen oinarrizko erlazioa ere.Besterik gabe, erradiazioa sortzeko, denboraren arabera aldatzen den korronte bat edo kargaren azelerazioa (edo dezelerazioa) egon behar da.Denbora-aplikazio harmonikoetan korrontea aipatzen dugu normalean, eta aplikazio iragankorretan karga aipatzen da gehienetan.Karga azelerazioa (edo dezelerazioa) sortzeko, alanbrea tolestuta, tolestuta eta etena izan behar da.Karga denbora-higidura harmonikoan oszilatzen denean, aldizkako kargaren azelerazioa (edo dezelerazioa) edo denbora aldakorra den korrontea ere sortuko du.Beraz:
1) Karga mugitzen ez bada, ez da korronterik eta erradiaziorik izango.
2) Karga abiadura konstantean mugitzen bada:
a.Hari zuzena eta luzera infinitua bada, ez dago erradiaziorik.
b.Alanbrea tolestuta, tolestuta edo etena bada, 2. irudian ikusten den moduan, erradiazioa dago.
3) Karga denboran zehar oszilatzen bada, karga irradiatuko da nahiz eta haria zuzena izan.
2. irudia
Erradiazio-mekanismoaren ulermen kualitatiboa lor daiteke bere mutur irekian karga baten bidez lurreratu daitekeen hari ireki bati konektatutako iturri pultsu bati begiratuz, 2(d) irudian ikusten den moduan.Harila hasiera batean dinamizatzen denean, hariaren kargak (elektroi askeak) iturburuak sortutako eremu elektrikoen lerroek higitzen dituzte.Hariaren iturri-muturrean kargak azeleratu egiten direnez eta (azelerazio negatiboa jatorrizko higiduraren aldean) bere amaieran islatzean, erradiazio-eremu bat sortzen da bere muturretan eta hariaren gainerakoan.Kargen azelerazioa kanpoko indar iturri batek egiten du, kargak mugimenduan jartzen dituena eta erlazionatutako erradiazio-eremua sortzen duena.Hariaren muturretako kargen dezelerazioa induzitutako eremuarekin lotutako barne-indarren bidez lortzen da, hari-muturretan karga kontzentratuak pilatzearen ondorioz sortzen dena.Barne indarrek karga metaketatik energia irabazten dute hariaren muturretan abiadura zerora jaisten den heinean.Beraz, eremu elektrikoaren kitzikapenaren ondorioz kargen azelerazioa eta hariaren inpedantziaren etenaren edo kurba leunaren ondoriozko kargen dezelerazioa dira erradiazio elektromagnetikoa sortzeko mekanismoak.Maxwell-en ekuazioetan korronte-dentsitatea (Jc) eta karga-dentsitatea (qv) iturri-terminoak badira ere, karga oinarrizko kantitatetzat hartzen da, batez ere eremu iragankorretan.Erradiazioaren azalpen hau batez ere egoera iragankorretan erabiltzen bada ere, egoera egonkorreko erradiazioa azaltzeko ere erabil daiteke.
Gomendatu hainbat bikainantena produktuakby fabrikatuaRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0,8-2 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10GHz)
2. Bi hariko erradiazioa
Konektatu tentsio-iturri bat antena bati konektatutako bi eroaleko transmisio-lineari, 3(a) irudian ikusten den moduan.Bi hariko lineari tentsioa aplikatzeak eroaleen artean eremu elektrikoa sortzen du.Eremu elektriko-lerroek eroale bakoitzari lotuta dauden elektroi askeen gainean (atomoetatik erraz bereizten diren) eragiten dute eta mugitzera behartzen dituzte.Kargen mugimenduak korrontea sortzen du, eta, aldi berean, eremu magnetikoa sortzen du.
3. irudia
Onartu dugu eremu elektrikoaren lerroak karga positiboekin hasten direla eta karga negatiboekin amaitzen direla.Noski, karga positiboekin ere hasi eta infinituan amai daitezke;edo infinituan hasi eta karga negatiboekin amaitu;edo inolako kargarekin hasten ez amaitzen ez diren begizta itxiak osatu.Eremu magnetikoko lerroek korrontea garraiatzen duten eroaleen inguruan begizta itxiak osatzen dituzte beti, fisikan karga magnetikorik ez dagoelako.Zenbait formula matematikotan, karga magnetiko baliokideak eta korronte magnetikoak sartzen dira potentzia eta iturri magnetikoen soluzioen arteko bikoiztasuna erakusteko.
Bi eroaleen artean marraztutako eremu elektrikoen lerroek kargaren banaketa erakusten laguntzen dute.Tentsio-iturria sinusoidala dela suposatzen badugu, eroaleen arteko eremu elektrikoa ere sinusoidala izatea espero dugu, iturriaren berdineko periodoarekin.Eremu elektrikoaren indarraren magnitude erlatiboa eremu elektrikoaren lerroen dentsitateak adierazten du, eta geziek norabide erlatiboa adierazten dute (positibo edo negatiboa).Eroaleen artean denboran aldatzen diren eremu elektriko eta magnetikoak sortzeak transmisio-lerroan zehar hedatzen den uhin elektromagnetiko bat eratzen du, 3(a) irudian ikusten den bezala.Uhin elektromagnetikoa kargarekin eta dagokion korrontearekin sartzen da antenan.Antena-egituraren zati bat kentzen badugu, 3(b) irudian ikusten den moduan, eremu askeko uhin bat sor daiteke eremu elektrikoko lerroen mutur irekiak (puntudun lerroek erakusten dituztenak) "konektatuz".Espazio askeko uhina ere periodikoa da, baina P0 fase konstanteko puntua argiaren abiaduran kanpora mugitzen da eta λ/2 (P1-ra) distantzia bat egiten du denbora-tarte erdian.Antenatik gertu, P0 fase konstanteko puntua argiaren abiadura baino azkarrago mugitzen da eta argiaren abiadurara hurbiltzen da antenatik urrun dauden puntuetan.4. irudiak λ∕2 antenaren eremu askeko eremu elektrikoaren banaketa erakusten du t = 0, t/8, t/4 eta 3T/8-n.
4. Irudia λ∕2 antenaren eremu askeko eremu elektrikoaren banaketa t = 0, t/8, t/4 eta 3T/8-n
Ez da ezagutzen uhin gidatuak antenatik nola bereizten diren eta azkenean espazio librean hedatzeko eratzen diren.Espazioko uhin gidatuak eta askeak ur-uhinekin aldera ditzakegu, ur-masa lasai batean erortzen den harri batek edo beste modu batzuetan eragin ditzakeenak.Uraren asaldura hasten denean, ur-uhinak sortzen dira eta kanpora hedatzen hasten dira.Nahiz eta asaldura gelditu, olatuak ez dira gelditzen baina aurrera hedatzen jarraitzen dute.Asaldurak irauten badu, uhin berriak sortzen dira etengabe, eta uhin horien hedapena gainerako uhinen atzetik geratzen da.
Gauza bera gertatzen da nahaste elektrikoek sortutako uhin elektromagnetikoekin.Iturritik hasierako asaldura elektrikoa iraupen laburrekoa bada, sortutako uhin elektromagnetikoak transmisio-lerroaren barruan hedatzen dira, gero antenan sartu eta, azkenik, espazio libreko uhin gisa irradiatzen dira, nahiz eta kitzikapena jada ez dagoen (uretako uhinak bezalaxe). eta sortu zuten asaldura).Nahasmendu elektrikoa etengabea bada, uhin elektromagnetikoak etengabe existitzen dira eta haien atzetik hurbil jarraitzen dute hedatzean, 5. irudian ageri den antena bikonikoan ikusten den bezala. Uhin elektromagnetikoak transmisio-lerroen eta antenen barruan daudenean, haien existentzia elektrikoen existentziarekin erlazionatuta dago. eroalearen barneko karga.Hala ere, uhinak irradiatzen direnean, begizta itxi bat osatzen dute eta ez dago haien existentzia mantentzeko kargarik.Horrek zera ondorioztatzera garamatza:
Eremuaren kitzikapenak kargaren azelerazioa eta dezelerazioa eskatzen du, baina eremua mantentzeak ez du kargaren azelerazioa eta dezelerazioa behar.
5. irudia
3. Erradiazio dipolokoa
Eremu elektriko-lerroak antenatik aldendu eta espazio libreko uhinak sortzen dituen mekanismoa azaltzen saiatzen gara, eta dipolo-antena hartzen dugu adibide gisa.Azalpen sinplifikatua bada ere, jendeak espazio libreko uhinen sorrera intuitiboki ikusteko aukera ematen dio.6(a) irudiak dipoloaren bi besoen artean sortzen diren eremu elektriko-lerroak erakusten ditu zikloaren lehen laurdenean eremu elektriko-lerroak kanporantz λ∕4z mugitzen direnean.Adibide honetarako, demagun eratutako eremu elektriko-lerroen kopurua 3 dela. Zikloaren hurrengo laurdenean, jatorrizko hiru eremu elektriko-lerroek beste λ∕4 mugitzen dute (guztira λ∕2 hasierako puntutik), eta eroalearen karga-dentsitatea jaisten hasten da.Kontrako kargak ezartzean eratua dela kontsidera daiteke, eta horrek eroalearen kargak baliogabetzen ditu zikloaren lehen erdiaren amaieran.Kontrako kargek sortutako eremu elektriko-lerroak 3 dira eta λ∕4-ko distantzian mugitzen dira, hau da, 6(b) irudiko puntu-lerroek adierazten dute.
Azken emaitza da lehen λ∕4 distantzian beheranzko hiru eremu elektriko lerro daudela eta bigarren λ∕4 distantzian goranzko eremu elektriko lerro kopuru bera.Antenan karga garbirik ez dagoenez, eremu elektrikoko lerroak eroaletik bereiztera behartu behar dira eta elkarrekin konbinatzera begizta itxi bat osatzeko.Hau 6(c) irudian ageri da.Bigarren zatian, prozesu fisiko bera jarraitzen da, baina kontutan izan norabidea kontrakoa dela.Horren ostean, prozesua errepikatu eta mugagabean jarraitzen du, 4. irudiaren antzeko eremu elektrikoaren banaketa osatuz.
6. irudia
Antenei buruz gehiago jakiteko, bisitatu:
Argitalpenaren ordua: 2024-06-20
