As it giet omantennes, de fraach dêr't minsken it meast soargen oer binne "Hoe wurdt strieling eins berikt?" Hoe propagearret it elektromagnetyske fjild generearre troch de sinjaalboarne troch de oerdrachtline en binnen de antenne, en úteinlik "skiedt" fan 'e antenne om in frije romtewelle te foarmjen.
1. Single wire strieling
Lit ús oannimme dat de ladingdichtheid, útdrukt as qv (Coulomb/m3), unifoarm ferdield is yn in sirkelfoarmige draad mei in trochsneedgebiet fan a en in folume fan V, lykas werjûn yn figuer 1.
figuer 1
De totale lading Q yn folume V beweecht yn 'e z-rjochting mei in unifoarme snelheid Vz (m/s). It kin bewiisd wurde dat de hjoeddeistige tichtheid Jz op 'e dwerstrochsneed fan' e draad is:
Jz = qv vz （1）
As de tried is makke fan in ideale dirigint, de hjoeddeiske tichtheid Js op de tried oerflak is:
Js = qs vz （2）
Wêr qs is de oerflak lading tichtens. As de draad tige tin is (ideaal is de straal 0), kin de stroom yn 'e draad wurde útdrukt as:
Iz = ql vz (3)
Wêr ql (coulomb / meter) is de lading per ienheid lingte.
Wy binne benammen dwaande mei tinne triedden, en de konklúzjes jilde foar de boppesteande trije gefallen. As de aktuele tiid fariearjend is, is de derivative fan formule (3) mei respekt foar tiid as folget:
(4)
az is de lading fersnelling. As de draadlingte l is, kin (4) sa skreaun wurde:
(5)
Fergeliking (5) is de basisrelaasje tusken stroom en lading, en ek de basisrelaasje fan elektromagnetyske strieling. Simply set, om strieling te produsearjen, moat d'r in tiidferoarjende stroom of fersnelling (as fertraging) fan lading wêze. Wy neame meastentiids aktuele yn tiid-harmonyske applikaasjes, en lading wurdt meastentiids neamd yn transiente applikaasjes. Om ladingfersnelling (as fertraging) te produsearjen, moat de draad bûgd, fold en diskontinu wêze. As de lading oscilleart yn tiidharmonyske beweging, sil it ek periodike ladingfersnelling (as fertraging) of tiidferoarjende stroom produsearje. Dêrom:
1) As de lading net beweecht, sil d'r gjin stroom wêze en gjin strieling.
2) As de lading beweecht mei in konstante snelheid:
in. As de tried is rjocht en ûneinich yn lingte, der is gjin strieling.
b. As de tried is bûgd, fold, of discontinuous, lykas werjûn yn figuer 2, der is strieling.
3) As de lading oscilleart oer de tiid, sil de lading útstrielje sels as de draad rjocht is.
figuer 2
In kwalitatyf begryp fan de strieling meganisme kin krigen wurde troch te sjen op in pulsed boarne ferbûn mei in iepen tried dat kin wurde grûn troch in lading op syn iepen ein, lykas werjûn yn figuer 2 (d). As de draad yn earste ynstânsje bekrêftige wurdt, wurde de ladingen (frije elektroanen) yn 'e draad yn beweging set troch de elektryske fjildlinen dy't troch de boarne generearre wurde. As de ladingen wurde fersneld oan 'e boarne ein fan' e tried en decelerated (negative fersnelling relatyf oan de oarspronklike beweging) doe't wjerspegele op syn ein, in stralingsfjild wurdt generearre oan syn einen en lâns de rest fan 'e tried. De fersnelling fan 'e ladingen wurdt berikt troch in eksterne boarne fan krêft dy't de ladingen yn beweging set en it byhearrende strielingsfjild produsearret. De fertraging fan 'e ladingen oan' e ein fan 'e draad wurdt berikt troch ynterne krêften dy't ferbûn binne mei it indusearre fjild, dat wurdt feroarsake troch de accumulation fan konsintrearre ladingen oan' e ein fan 'e draad. De ynterne krêften krije enerzjy fan 'e accumulation fan lading as syn snelheid ôfnimt nei nul oan' e ein fan 'e draad. Dêrom binne de fersnelling fan 'e ladingen fanwege it elektryske fjild-eksitaasje en de fertraging fan' e ladingen troch de diskontinuïteit as glêde kromme fan 'e draadimpedânsje de meganismen foar it generearjen fan elektromagnetyske strieling. Hoewol't sawol stromtichtheid (Jc) as lading tichtens (qv) boarne termen binne yn Maxwell syn fergelikingen, lading wurdt beskôge as in mear fûnemintele kwantiteit, benammen foar oergeande fjilden. Hoewol't dizze útlis fan strieling benammen brûkt wurdt foar transiente steaten, kin it ek brûkt wurde om steady-state strieling te ferklearjen.
Oanbefelje ferskate poerbêstantenne produktenmakke trochRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4 (0.8-2GHz)
RM-SWA910-22 (9-10GHz)
2. Two-wire strieling
Ferbine in spanning boarne oan in twa-conductor oerdracht line ferbûn mei in antenne, lykas werjûn yn figuer 3 (a). It tapassen fan spanning oan 'e twa-wire line genereart in elektrysk fjild tusken de diriginten. De elektryske fjildlinen wurkje op 'e frije elektroanen (maklik skieden fan atomen) ferbûn mei elke dirigint en twinge se om te bewegen. De beweging fan ladingen genereart stroom, dy't op syn beurt in magnetysk fjild genereart.
figuer 3
Wy hawwe akseptearre dat elektryske fjildlinen begjinne mei positive ladingen en einigje mei negative ladingen. Fansels kinne se ek begjinne mei positive ladingen en einigje op it ûneinich; of begjinne by ûneinichheid en einigje mei negative ladingen; of foarmje sletten loops dy't net begjinne noch einigje mei ladingen. Magnetyske fjildlinen foarmje altyd sletten lussen om stroomdragende dirigers om't d'r gjin magnetyske ladingen binne yn 'e natuerkunde. Yn guon wiskundige formules wurde lykweardige magnetyske ladingen en magnetyske streamingen ynfierd om de dualiteit sjen te litten tusken oplossingen wêrby't macht en magnetyske boarnen binne.
De elektryske fjildlinen lutsen tusken twa diriginten helpe om de ferdieling fan lading te sjen. As wy oannimme dat de spanningsboarne sinusoïdaal is, ferwachtsje wy dat it elektryske fjild tusken de dirigers ek sinusfoarmich is mei in perioade lyk oan dy fan 'e boarne. De relative grutte fan 'e elektryske fjildsterkte wurdt fertsjintwurdige troch de tichtens fan' e elektryske fjildlinen, en de pylken jouwe de relative rjochting oan (posityf of negatyf). De generaasje fan tiid-fariearjende elektryske en magnetyske fjilden tusken de diriginten foarmet in elektromagnetyske weach dy't propagearret lâns de oerdracht line, lykas werjûn yn figuer 3 (a). De elektromagnetyske welle komt de antenne yn mei de lading en de oerienkommende stroom. As wy fuortsmite in part fan de antenne struktuer, lykas werjûn yn figuer 3 (b), kin in frije-romte weach wurde foarme troch "ferbine" de iepen einen fan it elektryske fjild linen (oanjûn troch de stippellinen). De frije-romtewelle is ek periodyk, mar it konstante-fasepunt P0 beweecht nei bûten mei de snelheid fan ljocht en reizget in ôfstân fan λ/2 (nei P1) yn in heale perioade. Tichtby de antenne beweecht it konstante-fasepunt P0 rapper dan de ljochtsnelheid en benaderet de ljochtsnelheid op punten fier fan 'e antenne. Figuer 4 toant de frije romte elektryske fjildferdieling fan 'e λ∕2-antenne by t = 0, t/8, t/4 en 3T/8.
Ofbylding 4 Ferdieling fan elektrysk fjild foar frije romte fan 'e λ∕2-antenne by t = 0, t/8, t/4 en 3T/8
It is net bekend hoe't de begeliede weagen wurde skieden fan 'e antenne en úteinlik foarme om te propagearjen yn frije romte. Wy kinne begeliede en frije romtewellen fergelykje mei wetterwellen, dy't feroarsake wurde kinne troch in stien dy't yn in kalm wetter of op oare manieren fallen is. Sadree't de fersteuring yn it wetter begjint, wurde wetterwellen generearre en begjinne te fersprieden nei bûten. Sels as de steuring ophâldt, stopje de weagen net, mar drage har fierder út. As de steuring oanhâldt, wurde hieltyd nije weagen generearre, en de fuortplanting fan dizze weagen bliuwt efter de oare weagen.
Itselde jildt foar elektromagnetyske weagen opwekt troch elektryske steuringen. As de earste elektryske steuring fan 'e boarne fan koarte doer is, propagearje de generearre elektromagnetyske weagen yn' e transmisjeline, gean dan de antenne yn, en strielje úteinlik as frije romtewellen, ek al is de opwekking net mear oanwêzich (krekt as de wetterwellen en de steuring dy't se makken). As de elektryske steuring kontinu is, besteane de elektromagnetyske weagen kontinu en folgje se nau efter har by de fuortplanting, lykas werjûn yn 'e bikonyske antenne werjûn yn figuer 5. As elektromagnetyske weagen binnen transmislinen en antennes binne, is har bestean relatearre oan it bestean fan elektryske lading binnen de kondukteur. As de weagen lykwols útstriele wurde, foarmje se in sletten lus en is der gjin lading om har bestean te behâlden. Dit liedt ús ta de konklúzje dat:
Excitation fan it fjild fereasket fersnelling en fertraging fan de lading, mar ûnderhâld fan it fjild fereasket gjin fersnelling en deceleration fan de lading.
figuer 5
3. Dipole Radiation
Wy besykje it meganisme te ferklearjen wêrmei't de elektryske fjildlinen fan 'e antenne ôfbrekke en frije romtewellen foarmje, en nimme de dipolantenne as foarbyld. Hoewol it in ferienfâldige ferklearring is, stelt it minsken ek yn steat om de generaasje fan frije romtewellen yntuïtyf te sjen. Figure 6 (a) toant de elektryske fjildlinen oanmakke tusken de twa earms fan 'e dipole as de elektryske fjildlinen nei bûten bewege troch λ∕4 yn it earste fearnsjier fan 'e syklus. Lit ús foar dit foarbyld oannimme dat it oantal foarme elektryske fjildlinen 3 is. Yn it folgjende kwart fan 'e syklus ferpleatse de oarspronklike trije elektryske fjildlinen in oare λ∕4 (yn totaal λ∕2 fan it begjinpunt ôf), en de lading tichtens op de dirigint begjint te ferminderjen. It kin beskôge wurde as foarme troch de ynfiering fan tsjinoerstelde ladingen, dy't de ladingen op 'e kondukteur oan' e ein fan 'e earste helte fan' e syklus annulearje. De elektryske fjildlinen generearre troch de tsjinoerstelde ladingen binne 3 en bewege in ôfstân fan λ∕4, dat wurdt fertsjintwurdige troch de stippellinen yn figuer 6 (b).
It einresultaat is dat d'r trije elektryske fjildlinen nei ûnderen binne yn 'e earste λ∕4 ôfstân en itselde oantal opkommende elektryske fjildlinen yn' e twadde λ∕4 ôfstân. Sûnt der is gjin netto lading op 'e antenne, de elektryske fjild linen moatte wurde twongen te skieden fan' e dirigint en kombinearje tegearre te foarmjen in sletten lus. Dit wurdt werjûn yn figuer 6 (c). Yn 'e twadde helte wurdt itselde fysike proses folge, mar tink derom dat de rjochting tsjinoer is. Dêrnei wurdt it proses werhelle en bliuwt foar ûnbepaalde tiid, en foarmje in elektryske fjildferdieling fergelykber mei figuer 4.
figuer 6
Om mear te learen oer antennes, besykje asjebleaft:
Post tiid: Jun-20-2024
