Вақте ки сухан дар бораиантеннаҳо, саволе, ки мардумро бештар ба ташвиш меорад, ин аст, ки "Аслан чӣ гуна радиатсия ба даст оварда мешавад?" Чӣ тавр майдони электромагнитӣ, ки аз ҷониби манбаи сигнал тавлид мешавад, тавассути хатти интиқол ва дар дохили антенна паҳн мешавад ва дар ниҳоят аз антенна "ҷудо" шуда, мавҷи фазои озодро ташкил медиҳад.
1. Радиатсияи яксимӣ
Фарз мекунем, ки зичии заряд, ки бо qv (Кулон/м³) ифода ёфтааст, дар сими даврашакл бо масоҳати буриши уфуқӣ a ва ҳаҷми V баробар тақсим шудааст, чунон ки дар расми 1 нишон дода шудааст.
Расми 1
Заряди умумии Q дар ҳаҷми V бо суръати якхелаи Vz (м/с) дар самти z ҳаракат мекунад. Исбот кардан мумкин аст, ки зичии ҷараён Jz дар буриши сим чунин аст:
Jz = qv vz (1)
Агар сим аз ноқили идеалӣ сохта шуда бошад, зичии ҷараён Js дар сатҳи сим чунин аст:
Js = qs vz (2)
ки дар он qs зичии заряди сатҳӣ аст. Агар сим хеле тунук бошад (дар ҳолати беҳтарин, радиус 0 аст), ҷараёни симро чунин ифода кардан мумкин аст:
Iz = ql vz (3)
ки дар он ql (кулон/метр) заряд барои як воҳиди дарозӣ аст.
Мо асосан бо симҳои борик сарукор дорем ва хулосаҳо ба се ҳолати дар боло зикршуда дахл доранд. Агар ҷараёни барқ аз рӯи вақт тағйирёбанда бошад, ҳосилаи формулаи (3) нисбат ба вақт чунин аст:
(4)
az шитоби заряд аст. Агар дарозии сим l бошад, (4)-ро чунин навиштан мумкин аст:
(5)
Муодилаи (5) муносибати асосии байни ҷараён ва заряд, инчунин муносибати асосии радиатсияи электромагнитӣ мебошад. Ба таври оддӣ, барои ба вуҷуд овардани радиатсия, бояд ҷараёни тағйирёбандаи вақт ё суръатбахшии (ё сустшавии) заряд вуҷуд дошта бошад. Мо одатан ҷараёнро дар замимаҳои гармоникии вақт зикр мекунем ва заряд бештар дар замимаҳои муваққатӣ зикр мешавад. Барои ба вуҷуд овардани суръатбахшии (ё сустшавии) заряд, сим бояд хам, печонида ва қатъшаванда бошад. Вақте ки заряд дар ҳаракати гармоникии вақт лаппиш мекунад, он инчунин суръатбахшии даврии заряд (ё сустшавӣ) ё ҷараёни тағйирёбандаи вақтро ба вуҷуд меорад. Аз ин рӯ:
1) Агар заряд ҳаракат накунад, ҷараён ва радиатсия нахоҳад буд.
2) Агар заряд бо суръати доимӣ ҳаракат кунад:
а. Агар сим рост ва дарозии беохир бошад, радиатсия вуҷуд надорад.
б. Агар сим хам шуда, печонда шуда ё қатъ шуда бошад, чунон ки дар расми 2 нишон дода шудааст, радиатсия вуҷуд дорад.
3) Агар заряд бо мурури замон лаппиш кунад, заряд ҳатто агар сим рост бошад ҳам, нурпошӣ мекунад.
Расми 2
Фаҳмиши сифатии механизми радиатсияро метавон тавассути дидани манбаи импулсӣ, ки ба сими кушода пайваст аст ва метавонад тавассути бор дар нӯги кушодааш заминӣ карда шавад, ба даст овард, чунон ки дар расми 2(d) нишон дода шудааст. Вақте ки сим дар аввал фаъол мешавад, зарядҳо (электронҳои озод) дар сим аз ҷониби хатҳои майдони электрикии тавлидшуда аз ҷониби манбаъ ба ҳаракат медароянд. Вақте ки зарядҳо дар нӯги манбаи сим суръат мегиранд ва ҳангоми инъикос дар нӯги он суст мешаванд (шитоби манфӣ нисбат ба ҳаракати аввала), дар нӯгҳои он ва дар тӯли боқимондаи сим майдони радиатсия ба вуҷуд меояд. Шитоби зарядҳо аз ҷониби манбаи берунаи қувва ба даст оварда мешавад, ки зарядҳоро ба ҳаракат медарорад ва майдони радиатсияи алоқамандро ба вуҷуд меорад. Суръати зарядҳо дар нӯгҳои сим аз ҷониби қувваҳои дохилии марбут ба майдони индуксияшуда ба даст оварда мешавад, ки аз ҷамъшавии зарядҳои мутамарказ дар нӯгҳои сим ба вуҷуд меояд. Қувваҳои дохилӣ аз ҷамъшавии заряд энергия мегиранд, зеро суръати он дар нӯгҳои сим то сифр коҳиш меёбад. Аз ин рӯ, суръатбахшии зарядҳо аз сабаби ангезиши майдони электрикӣ ва сустшавии зарядҳо аз сабаби қатъ ё каҷи ҳамвори импеданси сим механизмҳои тавлиди радиатсияи электромагнитӣ мебошанд. Гарчанде ки ҳам зичии ҷараён (Jc) ва ҳам зичии заряд (qv) дар муодилаҳои Максвелл истилоҳоти манбаъ мебошанд, заряд миқдори асосӣтар ҳисобида мешавад, махсусан барои майдонҳои гузаранда. Гарчанде ки ин шарҳи радиатсия асосан барои ҳолатҳои гузаранда истифода мешавад, онро инчунин барои шарҳи радиатсияи ҳолати устувор истифода бурдан мумкин аст.
Якчанд беҳтаринро тавсия диҳедмаҳсулоти антеннаистеҳсолшуда аз ҷонибиRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2 ГГц)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Радиатсияи дусимӣ
Манбаи шиддатро ба хати интиқоли ду ноқилӣ, ки ба антенна пайваст карда шудааст, пайваст кунед, тавре ки дар расми 3(a) нишон дода шудааст. Истифодаи шиддат ба хати ду ноқилӣ майдони электрикиро байни ноқилҳо ба вуҷуд меорад. Хатҳои майдони электрикӣ ба электронҳои озод (аз атомҳо ба осонӣ ҷудо мешаванд), ки ба ҳар як ноқил пайвастанд, таъсир мерасонанд ва онҳоро маҷбур мекунанд, ки ҳаракат кунанд. Ҳаракати зарядҳо ҷараёнро ба вуҷуд меорад, ки дар навбати худ майдони магнитиро ба вуҷуд меорад.
Расми 3
Мо қабул кардем, ки хатҳои майдони электрикӣ бо зарядҳои мусбат оғоз мешаванд ва бо зарядҳои манфӣ ба охир мерасанд. Албатта, онҳо инчунин метавонанд бо зарядҳои мусбат оғоз шаванд ва дар беохирӣ ба охир расанд; ё аз беохирӣ оғоз шаванд ва бо зарядҳои манфӣ ба охир расанд; ё ҳалқаҳои пӯшидаеро ташкил диҳанд, ки на бо ягон заряд оғоз мешаванд ва на бо ягон заряд ба охир мерасанд. Хатҳои майдони магнитӣ ҳамеша дар атрофи ноқилҳои ҷараёндор ҳалқаҳои пӯшидаро ташкил медиҳанд, зеро дар физика зарядҳои магнитӣ вуҷуд надоранд. Дар баъзе формулаҳои математикӣ, зарядҳои магнитии баробар ва ҷараёнҳои магнитӣ барои нишон додани дугонагӣ байни роҳҳои ҳалли марбут ба қувва ва манбаъҳои магнитӣ муаррифӣ карда мешаванд.
Хатҳои майдони электрикӣ, ки байни ду ноқил кашида шудаанд, барои нишон додани тақсимоти заряд кӯмак мекунанд. Агар мо фарз кунем, ки манбаи шиддат синусоидалӣ аст, мо интизорем, ки майдони электрикӣ байни ноқилҳо низ синусоидалӣ бо давраи баробар ба давраи манбаъ бошад. Бузургии нисбии шиддати майдони электрикӣ бо зичии хатҳои майдони электрикӣ ифода карда мешавад ва тирҳо самти нисбиро (мусбат ё манфӣ) нишон медиҳанд. Тавлиди майдонҳои электрикӣ ва магнитии тағйирёбандаи вақт байни ноқилҳо мавҷи электромагнитиро ташкил медиҳад, ки дар баробари хати интиқол паҳн мешавад, чунон ки дар расми 3(a) нишон дода шудааст. Мавҷи электромагнитӣ бо заряд ва ҷараёни мувофиқ ба антенна ворид мешавад. Агар мо қисми сохтори антеннаро хориҷ кунем, чунон ки дар расми 3(b) нишон дода шудааст, мавҷи фазои озодро бо "пайваст кардани" нӯгҳои кушодаи хатҳои майдони электрикӣ (бо хатҳои нуқтадор нишон дода шудааст) ташкил кардан мумкин аст. Мавҷи фазои озод низ даврӣ аст, аммо нуқтаи фазаи доимии P0 бо суръати рӯшноӣ ба берун ҳаракат мекунад ва дар ним давраи вақт масофаи λ/2 (то P1)-ро тай мекунад. Дар наздикии антенна, нуқтаи фазаи доимии P0 нисбат ба суръати рӯшноӣ тезтар ҳаракат мекунад ва дар нуқтаҳои дур аз антенна ба суръати рӯшноӣ наздик мешавад. Расми 4 тақсимоти майдони электрикии фазои озоди антеннаи λ∕2-ро дар t = 0, t/8, t/4 ва 3T/8 нишон медиҳад.
Расми 4 Тақсимоти майдони электрикии фазои озоди антеннаи λ∕2 дар t = 0, t/8, t/4 ва 3T/8
Маълум нест, ки чӣ тавр мавҷҳои роҳнамо аз антенна ҷудо мешаванд ва дар ниҳоят барои паҳн шудан дар фазои озод ташаккул меёбанд. Мо метавонем мавҷҳои роҳнамо ва фазои озодро бо мавҷҳои об муқоиса кунем, ки метавонанд аз сабаби афтидани санг дар обанбори ором ё бо роҳҳои дигар ба вуҷуд оянд. Пас аз оғози халалдоршавӣ дар об, мавҷҳои об ба вуҷуд меоянд ва ба паҳншавӣ шурӯъ мекунанд. Ҳатто агар халалдоршавӣ қатъ шавад ҳам, мавҷҳо намеистанд, балки ба пеш паҳн мешаванд. Агар халалдоршавӣ идома ёбад, мавҷҳои нав пайваста ба вуҷуд меоянд ва паҳншавии ин мавҷҳо аз мавҷҳои дигар қафо мемонад.
Ҳамин чиз барои мавҷҳои электромагнитӣ, ки аз халалдоршавии барқӣ ба вуҷуд меоянд, низ дуруст аст. Агар халалдоршавии ибтидоии барқӣ аз манбаъ кӯтоҳмуддат бошад, мавҷҳои электромагнитии тавлидшуда дар дохили хатти интиқол паҳн мешаванд, сипас ба антенна ворид мешаванд ва дар ниҳоят ҳамчун мавҷҳои фазои озод нурпошӣ мекунанд, ҳарчанд ангезиш дигар вуҷуд надорад (мисли мавҷҳои об ва халалдоршавии онҳо). Агар халалдоршавии барқӣ пайваста бошад, мавҷҳои электромагнитӣ пайваста вуҷуд доранд ва ҳангоми паҳншавӣ аз паси онҳо мепайванданд, чунон ки дар антеннаи дуконикӣ, ки дар расми 5 нишон дода шудааст, нишон дода шудааст. Вақте ки мавҷҳои электромагнитӣ дар дохили хатҳои интиқол ва антеннаҳо қарор доранд, мавҷудияти онҳо бо мавҷудияти заряди электрикӣ дар дохили ноқил алоқаманд аст. Аммо, вақте ки мавҷҳо нурпошӣ мешаванд, онҳо ҳалқаи пӯшидаро ташкил медиҳанд ва заряде барои нигоҳ доштани мавҷудияти худ вуҷуд надорад. Ин моро ба хулосае меорад, ки:
Ангехтани майдон суръатбахшӣ ва сустшавии зарядро талаб мекунад, аммо нигоҳдории майдон суръатбахшӣ ва сустшавии зарядро талаб намекунад.
Расми 5
3. Радиатсияи диполӣ
Мо кӯшиш мекунем, ки механизми ҷудо шудани хатҳои майдони электрикӣ аз антенна ва ташкил додани мавҷҳои фазои озодро шарҳ диҳем ва антеннаи диполро ҳамчун мисол гирем. Гарчанде ки ин як шарҳи содда аст, он инчунин ба одамон имкон медиҳад, ки ба таври интуитивӣ тавлиди мавҷҳои фазои озодро бубинанд. Расми 6(а) хатҳои майдони электрикиро нишон медиҳад, ки байни ду шохаи дипол ҳангоми ҳаракати хатҳои майдони электрикӣ ба λ∕4 дар семоҳаи аввали давра ба берун ба вуҷуд меоянд. Барои ин мисол, биёед фарз кунем, ки шумораи хатҳои майдони электрикии ташкилшуда 3 аст. Дар семоҳаи навбатии давра, се хатти майдони электрикии аслӣ боз як λ∕4 (дар маҷмӯъ λ∕2 аз нуқтаи ибтидоӣ) ҳаракат мекунанд ва зичии заряд дар ноқил кам шудан мегирад. Онро метавон бо ворид кардани зарядҳои муқобил ташкилшуда ҳисоб кард, ки зарядҳои ноқилро дар охири нимаи аввали давра бекор мекунанд. Хатҳои майдони электрикие, ки аз ҷониби зарядҳои муқобил ба вуҷуд омадаанд, 3 мебошанд ва масофаи λ∕4-ро ҳаракат медиҳанд, ки бо хатҳои нуқтадор дар расми 6(b) нишон дода шудааст.
Натиҷаи ниҳоӣ ин аст, ки дар масофаи аввали λ∕4 се хатти майдони электрикӣ ба поён ва дар масофаи дуюми λ∕4 ҳамон миқдор хатҳои майдони электрикӣ ба боло мавҷуданд. Азбаски дар антенна заряди холис вуҷуд надорад, хатҳои майдони электрикӣ бояд маҷбур шаванд, ки аз ноқил ҷудо шаванд ва якҷоя шаванд, то ҳалқаи пӯшида ташкил диҳанд. Ин дар расми 6(c) нишон дода шудааст. Дар нимаи дуюм ҳамон раванди физикӣ риоя карда мешавад, аммо қайд кунед, ки самт баръакс аст. Пас аз ин, раванд такрор мешавад ва беохир идома меёбад ва тақсимоти майдони электрикиро ба монанди расми 4 ташкил медиҳад.
Расми 6
Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи антеннаҳо, лутфан ба ин ҷо муроҷиат кунед:
Вақти нашр: 20 июни соли 2024
