O gelinceantenler, insanların en çok endişe duyduğu soru "Radyasyon aslında nasıl elde ediliyor?"Sinyal kaynağı tarafından üretilen elektromanyetik alan, iletim hattı boyunca ve antenin içinde nasıl yayılır ve sonunda boş bir uzay dalgası oluşturmak için antenden nasıl "ayrılır"?
1. Tek telli radyasyon
Qv (Coulomb/m3) olarak ifade edilen yük yoğunluğunun, Şekil 1'de gösterildiği gibi kesit alanı a ve hacmi V olan dairesel bir tel üzerinde düzgün bir şekilde dağıldığını varsayalım.
Şekil 1
V hacmindeki toplam Q yükü z yönünde düzgün bir Vz (m/s) hızıyla hareket eder.Telin kesitindeki akım yoğunluğunun Jz olduğu kanıtlanabilir:
Jz = qv vz (1)
Tel ideal bir iletkenden yapılmışsa, tel yüzeyindeki Js akım yoğunluğu:
Js = qs vz (2)
Burada qs yüzey yük yoğunluğudur.Tel çok ince ise (ideal olarak yarıçap 0'dır), teldeki akım şu şekilde ifade edilebilir:
Iz = ql vz (3)
Burada ql (coulomb/metre) birim uzunluk başına ücrettir.
Biz esas olarak ince tellerle ilgileniyoruz ve vardığımız sonuçlar yukarıdaki üç durum için de geçerlidir.Akım zamanla değişiyorsa formül (3)'ün zamana göre türevi aşağıdaki gibidir:
(4)
az yük ivmesidir.Tel uzunluğu l ise (4) aşağıdaki gibi yazılabilir:
(5)
Denklem (5), akım ve yük arasındaki temel ilişki ve ayrıca elektromanyetik radyasyonun temel ilişkisidir.Basitçe söylemek gerekirse, radyasyon üretmek için zamanla değişen bir akım veya yükün hızlanması (veya yavaşlaması) olması gerekir.Zaman harmonikli uygulamalarda genellikle akımdan bahsederiz ve geçici uygulamalarda en çok yükten bahsederiz.Yükün hızlanmasını (veya yavaşlamasını) sağlamak için telin bükülmesi, katlanması ve süreksiz olması gerekir.Yük zaman uyumlu hareketle salındığında, aynı zamanda periyodik yük hızlanması (veya yavaşlaması) veya zamanla değişen akım da üretecektir.Öyleyse:
1) Yük hareket etmezse akım ve radyasyon olmayacaktır.
2) Yük sabit hızla hareket ediyorsa:
A.Tel düz ve sonsuz uzunlukta ise radyasyon olmaz.
B.Tel Şekil 2'de gösterildiği gibi bükülmüş, katlanmış veya süreksizse radyasyon vardır.
3) Yük zamanla salınırsa, tel düz olsa bile yük yayılacaktır.
şekil 2
Radyasyon mekanizmasının niteliksel bir anlayışı, Şekil 2(d)'de gösterildiği gibi, açık ucunda bir yük aracılığıyla topraklanabilen açık bir tele bağlı darbeli bir kaynağa bakarak elde edilebilir.Tele başlangıçta enerji verildiğinde, teldeki yükler (serbest elektronlar), kaynak tarafından üretilen elektrik alan çizgileri tarafından harekete geçirilir.Yükler telin kaynak ucunda hızlandırıldıkça ve ucunda yansıtıldığında yavaşladıkça (orijinal harekete göre negatif ivme), uçlarında ve telin geri kalanı boyunca bir radyasyon alanı oluşturulur.Yüklerin hızlanması, yükleri harekete geçiren ve ilgili radyasyon alanını üreten harici bir kuvvet kaynağı tarafından gerçekleştirilir.Telin uçlarındaki yüklerin yavaşlaması, telin uçlarında yoğunlaşmış yüklerin birikmesinden kaynaklanan, indüklenen alanla ilişkili iç kuvvetler tarafından gerçekleştirilir.Telin uçlarında hızı sıfıra düştükçe iç kuvvetler yük birikiminden enerji kazanır.Bu nedenle, elektrik alanı uyarımı nedeniyle yüklerin hızlanması ve tel empedansının süreksizliği veya düzgün eğrisi nedeniyle yüklerin yavaşlaması, elektromanyetik radyasyonun üretilmesine yönelik mekanizmalardır.Maxwell denklemlerinde hem akım yoğunluğu (Jc) hem de yük yoğunluğu (qv) kaynak terimler olmasına rağmen, yükün özellikle geçici alanlar için daha temel bir nicelik olduğu kabul edilir.Radyasyonun bu açıklaması esas olarak geçici durumlar için kullanılsa da, kararlı durum radyasyonunu açıklamak için de kullanılabilir.
Birkaç mükemmel önerinanten ürünleritarafından üretildiRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. İki telli radyasyon
Şekil 3(a)'da gösterildiği gibi, bir antene bağlı iki iletkenli bir iletim hattına bir voltaj kaynağı bağlayın.İki telli hatta voltaj uygulanması iletkenler arasında bir elektrik alanı oluşturur.Elektrik alan çizgileri, her bir iletkene bağlı olan (atomlardan kolayca ayrılan) serbest elektronlara etki ederek onları hareket etmeye zorlar.Yüklerin hareketi akımı üretir ve bu da bir manyetik alan oluşturur.
Figür 3
Elektrik alan çizgilerinin pozitif yüklerle başlayıp negatif yüklerle bittiğini kabul ettik.Elbette pozitif yüklerle de başlayıp sonsuzda bitebilirler;veya sonsuzdan başlayıp negatif yüklerle bitirin;veya herhangi bir yükle başlayıp bitmeyen kapalı döngüler oluşturur.Fizikte manyetik yük olmadığından, manyetik alan çizgileri akım taşıyan iletkenlerin etrafında daima kapalı döngüler oluşturur.Bazı matematiksel formüllerde, güç ve manyetik kaynakları içeren çözümler arasındaki ikiliği göstermek için eşdeğer manyetik yükler ve manyetik akımlar tanıtılır.
İki iletken arasına çizilen elektrik alan çizgileri yük dağılımını göstermeye yardımcı olur.Gerilim kaynağının sinüzoidal olduğunu varsayarsak, iletkenler arasındaki elektrik alanının da kaynağınkine eşit bir periyotta sinüzoidal olmasını bekleriz.Elektrik alan kuvvetinin göreceli büyüklüğü, elektrik alan çizgilerinin yoğunluğu ile temsil edilir ve oklar göreceli yönü (pozitif veya negatif) gösterir.İletkenler arasında zamanla değişen elektrik ve manyetik alanların oluşması, Şekil 3(a)'da gösterildiği gibi iletim hattı boyunca yayılan bir elektromanyetik dalga oluşturur.Elektromanyetik dalga, yük ve karşılık gelen akımla birlikte antene girer.Şekil 3(b)'de gösterildiği gibi anten yapısının bir kısmını çıkarırsak, elektrik alan çizgilerinin (noktalı çizgilerle gösterilen) açık uçlarının "birleştirilmesiyle" bir serbest uzay dalgası oluşturulabilir.Serbest uzay dalgası da periyodiktir, ancak sabit fazlı P0 noktası ışık hızıyla dışarıya doğru hareket eder ve yarım sürede λ/2 mesafeyi (P1'e) kat eder.Antenin yakınında sabit fazlı P0 noktası ışık hızından daha hızlı hareket eder ve antenden uzak noktalarda ışık hızına yaklaşır.Şekil 4, t = 0, t/8, t/4 ve 3T/8'de λ∕2 anteninin boş uzay elektrik alanı dağılımını göstermektedir.
Şekil 4 t = 0, t/8, t/4 ve 3T/8'de λ∕2 anteninin boş uzay elektrik alanı dağılımı
Yönlendirilen dalgaların antenden nasıl ayrılıp sonunda boş uzayda yayılacak şekilde oluşturulduğu bilinmiyor.Güdümlü ve serbest uzay dalgalarını, sakin bir su kütlesine düşen bir taşın veya başka yolların neden olabileceği su dalgalarına benzetebiliriz.Sudaki rahatsızlık başladığında su dalgaları üretilir ve dışarıya doğru yayılmaya başlar.Rahatsızlık dursa bile dalgalar durmaz, ileriye doğru yayılmaya devam eder.Bozulma devam ederse sürekli yeni dalgalar üretilir ve bu dalgaların yayılımı diğer dalgaların gerisinde kalır.
Aynı şey elektriksel bozulmalardan kaynaklanan elektromanyetik dalgalar için de geçerlidir.Kaynaktan gelen ilk elektriksel bozulma kısa süreliyse, üretilen elektromanyetik dalgalar iletim hattının içinde yayılır, ardından antene girer ve sonunda uyarım artık mevcut olmasa bile (tıpkı su dalgaları gibi) boş uzay dalgaları olarak yayılır. ve yarattıkları rahatsızlık).Elektriksel bozulma sürekli ise, elektromanyetik dalgalar Şekil 5'te gösterilen bikonik antende gösterildiği gibi sürekli olarak var olur ve yayılma sırasında onları yakından takip eder. Elektromanyetik dalgalar iletim hatları ve antenlerin içinde olduğunda, bunların varlığı elektriğin varlığıyla ilişkilidir. iletkenin içindeki şarj.Ancak dalgalar yayıldığında kapalı bir döngü oluştururlar ve varlıklarını sürdürecek bir yük yoktur.Bu bizi şu sonuca götürüyor:
Alanın uyarılması yükün hızlanmasını ve yavaşlamasını gerektirir, ancak alanın bakımı yükün hızlanmasını ve yavaşlamasını gerektirmez.
Şekil 5
3. Dipol Radyasyonu
Elektrik alan çizgilerinin antenden koparak serbest uzay dalgaları oluşturma mekanizmasını açıklamaya çalışarak dipol anteni örnek alıyoruz.Her ne kadar basitleştirilmiş bir açıklama olsa da insanların boş uzay dalgalarının oluşumunu sezgisel olarak görmelerini de sağlıyor.Şekil 6(a), döngünün ilk çeyreğinde elektrik alan çizgileri λ∕4 kadar dışarı doğru hareket ettiğinde dipolün iki kolu arasında oluşan elektrik alan çizgilerini göstermektedir.Bu örnek için oluşan elektrik alan çizgisi sayısının 3 olduğunu varsayalım. Döngünün sonraki çeyreğinde, orijinal üç elektrik alan çizgisi başka bir λ∕4 (başlangıç noktasından toplam λ∕2) hareket eder, ve iletken üzerindeki yük yoğunluğu azalmaya başlar.Döngünün ilk yarısının sonunda iletken üzerindeki yükleri iptal eden zıt yüklerin eklenmesiyle oluştuğu düşünülebilir.Zıt yüklerin oluşturduğu elektrik alan çizgileri 3'tür ve Şekil 6(b)'de noktalı çizgilerle gösterilen λ∕4 kadar mesafe kat ederler.
Nihai sonuç, ilk λ∕4 mesafesinde üç adet aşağı doğru elektrik alan çizgisinin ve ikinci λ∕4 mesafesinde aynı sayıda yukarıya doğru elektrik alan çizgilerinin bulunmasıdır.Antende net bir yük olmadığından, elektrik alan çizgilerinin iletkenden ayrılmaya zorlanması ve kapalı bir döngü oluşturacak şekilde bir araya gelmesi gerekir.Bu, Şekil 6(c)'de gösterilmektedir.İkinci yarıda da aynı fiziksel süreç izleniyor ancak yönün ters olduğuna dikkat edin.Bundan sonra işlem tekrarlanır ve süresiz olarak devam ederek Şekil 4'tekine benzer bir elektrik alan dağılımı oluşturulur.
Şekil 6
Antenler hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen şu adresi ziyaret edin:
Gönderim zamanı: Haz-20-2024
