Söz düşəndəantenalarİnsanları ən çox narahat edən sual "Radiasiya əslində necə əldə edilir?" sualıdır. Siqnal mənbəyi tərəfindən yaradılan elektromaqnit sahəsi ötürmə xətti və antenin içərisində necə yayılır və nəhayət, antendən "ayrılaraq" boş fəza dalğası əmələ gətirir.
1. Tək telli şüalanma
Fərz edək ki, Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, qv (Kulon/m3) ilə ifadə edilən yük sıxlığı en kəsiyi sahəsi a və həcmi V olan dairəvi teldə bərabər paylanmışdır.
Şəkil 1
V həcmindəki ümumi yük Q z istiqamətində vahid Vz (m/s) sürətlə hərəkət edir. Məftilin en kəsiyindəki cərəyan sıxlığının Jz olduğu sübut edilə bilər:
Jz = qv vz （1）
Əgər naqil ideal keçiricidən hazırlanırsa, naqil səthindəki cərəyan sıxlığı Js aşağıdakı kimidir:
Js = qs vz （2）
Burada qs səth yükünün sıxlığıdır. Əgər naqil çox nazikdirsə (ideal olaraq radius 0-dırsa), naqildəki cərəyan aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər:
Iz = ql vz (3)
burada ql (kulon/metr) vahid uzunluq başına düşən yükdür.
Biz əsasən nazik naqillərlə maraqlanırıq və nəticələr yuxarıdakı üç hal üçün keçərlidir. Əgər cərəyan zamanla dəyişirsə, (3) düsturunun zamana görə törəməsi aşağıdakı kimidir:
(4)
az yükün sürətlənməsidir. Əgər naqil uzunluğu l-dirsə, (4) aşağıdakı kimi yazıla bilər:
(5)
(5) tənliyi cərəyan və yük arasındakı əsas əlaqəni, eləcə də elektromaqnit şüalanmasının əsas əlaqəsini göstərir. Sadə dillə desək, şüalanma yaratmaq üçün zamanla dəyişən cərəyan və ya yükün sürətlənməsi (və ya yavaşlaması) olmalıdır. Biz adətən zamanla harmonik tətbiqlərdə cərəyandan bəhs edirik və yük ən çox keçici tətbiqlərdə qeyd olunur. Yükün sürətlənməsini (və ya yavaşlamasını) yaratmaq üçün naqil əyilməli, qatlanmalı və kəsilməlidir. Yük zamanla harmonik hərəkətdə salındıqda, o, həmçinin dövri yükün sürətlənməsini (və ya yavaşlamasını) və ya zamanla dəyişən cərəyanı da yaradacaq. Buna görə də:
1) Əgər yük hərəkət etməzsə, cərəyan və şüalanma olmayacaq.
2) Əgər yük sabit sürətlə hərəkət edirsə:
a. Əgər naqil düz və sonsuz uzunluqdadırsa, şüalanma yoxdur.
b. Əgər naqil əyilmiş, qatlanmış və ya kəsilmiş vəziyyətdədirsə, Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, şüalanma mövcuddur.
3) Əgər yük zamanla rəqs edərsə, naqil düz olsa belə, yük şüalanacaq.
Şəkil 2
Şəkil 2(d)-də göstərildiyi kimi, açıq ucundakı yük vasitəsilə torpaqlana bilən açıq bir məftilə qoşulmuş impulslu mənbəyə baxmaqla şüalanma mexanizminin keyfiyyətcə başa düşülməsi əldə edilə bilər. Məftil əvvəlcə enerji verildikdə, məftildəki yüklər (sərbəst elektronlar) mənbənin yaratdığı elektrik sahə xətləri ilə hərəkətə gətirilir. Məftilin mənbə ucunda yüklər sürətləndikcə və ucunda əks olunduqda yavaşladıqca (ilkin hərəkətə nisbətən mənfi sürətlənmə), onun uclarında və məftilin qalan hissəsi boyunca şüalanma sahəsi yaranır. Yüklərin sürətlənməsi, yükləri hərəkətə gətirən və əlaqəli şüalanma sahəsini yaradan xarici qüvvə mənbəyi tərəfindən həyata keçirilir. Məftilin uclarında yüklərin yavaşlaması, məftilin uclarında konsentrat yüklərin yığılmasından qaynaqlanan induksiya sahəsi ilə əlaqəli daxili qüvvələr tərəfindən həyata keçirilir. Daxili qüvvələr, məftilin uclarında sürəti sıfıra düşdükcə yükün yığılmasından enerji qazanırlar. Buna görə də, elektrik sahəsinin həyəcanlanması səbəbindən yüklərin sürətlənməsi və naqil impedansının kəsilməzliyi və ya hamar əyrisi səbəbindən yüklərin yavaşlaması elektromaqnit şüalanmasının generasiyası mexanizmləridir. Maksvell tənliklərində həm cərəyan sıxlığı (Jc), həm də yük sıxlığı (qv) mənbə terminləri olsa da, yük, xüsusən də keçici sahələr üçün daha fundamental kəmiyyət hesab olunur. Şüalanmanın bu izahı əsasən keçici vəziyyətlər üçün istifadə olunsa da, sabit vəziyyət şüalanmasını izah etmək üçün də istifadə edilə bilər.
Bir neçə əla tövsiyə edirəmantenna məhsullarıtərəfindən istehsal olunubRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. İki telli şüalanma
Şəkil 3(a)-da göstərildiyi kimi, gərginlik mənbəyini antenaya qoşulmuş iki keçiricili ötürmə xəttinə qoşun. İki naqilli xəttə gərginlik tətbiq etmək keçiricilər arasında elektrik sahəsi yaradır. Elektrik sahəsi xətləri hər bir keçiriciyə qoşulmuş sərbəst elektronlara (atomlardan asanlıqla ayrılan) təsir göstərir və onları hərəkət etməyə məcbur edir. Yüklərin hərəkəti cərəyan yaradır ki, bu da öz növbəsində maqnit sahəsi yaradır.
Şəkil 3
Elektrik sahəsi xətlərinin müsbət yüklərlə başlayıb mənfi yüklərlə bitdiyini qəbul etmişik. Əlbəttə ki, onlar müsbət yüklərlə başlayıb sonsuzluqda bitə bilər; və ya sonsuzluqda başlayıb mənfi yüklərlə bitə bilər; və ya heç bir yüklə başlamayan və bitməyən qapalı dövrələr əmələ gətirə bilər. Maqnit sahəsi xətləri həmişə cərəyan daşıyan keçiricilərin ətrafında qapalı dövrələr əmələ gətirir, çünki fizikada maqnit yükləri yoxdur. Bəzi riyazi düsturlarda güc və maqnit mənbələrini əhatə edən həllər arasındakı ikililiyi göstərmək üçün ekvivalent maqnit yükləri və maqnit cərəyanları təqdim olunur.
İki keçirici arasında çəkilmiş elektrik sahəsi xətləri yükün paylanmasını göstərməyə kömək edir. Gərginlik mənbəyinin sinusoidal olduğunu fərz etsək, keçiricilər arasındakı elektrik sahəsinin də mənbənin dövrünə bərabər olan bir dövr ilə sinusoidal olacağını gözləyirik. Elektrik sahəsinin gücünün nisbi böyüklüyü elektrik sahəsi xətlərinin sıxlığı ilə təmsil olunur və oxlar nisbi istiqaməti (müsbət və ya mənfi) göstərir. Keçiricilər arasında zamanla dəyişən elektrik və maqnit sahələrinin yaranması, Şəkil 3(a)-da göstərildiyi kimi, ötürmə xətti boyunca yayılan elektromaqnit dalğası əmələ gətirir. Elektromaqnit dalğası antenaya yük və müvafiq cərəyanla daxil olur. Şəkil 3(b)-də göstərildiyi kimi, anten strukturunun bir hissəsini çıxarsaq, elektrik sahəsi xətlərinin açıq uclarını (nöqtəli xətlərlə göstərildiyi kimi) "birləşdirməklə" sərbəst fəza dalğası əmələ gələ bilər. Sərbəst fəza dalğası da dövri olur, lakin sabit fazalı nöqtə P0 işıq sürəti ilə xaricə doğru hərəkət edir və yarım zaman ərzində λ/2 (P1-ə qədər) məsafə qət edir. Antenanın yaxınlığında sabit fazalı P0 nöqtəsi işıq sürətindən daha sürətli hərəkət edir və antenadan uzaq nöqtələrdə işıq sürətinə yaxınlaşır. Şəkil 4-də t = 0, t/8, t/4 və 3T/8-də λ∕2 anteninin sərbəst fəza elektrik sahəsi paylanması göstərilir.
Şəkil 4 λ∕2 antenasının t = 0, t/8, t/4 və 3T/8 nöqtələrində sərbəst fəza elektrik sahəsi paylanması
İdarə olunan dalğaların antenadan necə ayrıldığı və nəticədə boş məkanda yayılmaq üçün necə əmələ gəldiyi məlum deyil. İdarə olunan və boş məkan dalğalarını sakit su hövzəsinə düşən daş və ya başqa yollarla yarana bilən su dalğaları ilə müqayisə edə bilərik. Suda pozğunluq başladıqdan sonra su dalğaları yaranır və xaricə yayılmağa başlayır. Pozğunluq dayansa belə, dalğalar dayanmır, irəli yayılmağa davam edir. Pozğunluq davam edərsə, daim yeni dalğalar yaranır və bu dalğaların yayılması digər dalğalardan geri qalır.
Eyni şey elektrik pozuntuları nəticəsində yaranan elektromaqnit dalğaları üçün də keçərlidir. Əgər mənbədən gələn ilkin elektrik pozuntusu qısamüddətlidirsə, yaranan elektromaqnit dalğaları ötürmə xəttinin içərisində yayılır, sonra antenaya daxil olur və nəhayət, həyəcanlanma artıq mövcud olmasa da (su dalğaları və onların yaratdığı pozuntu kimi) sərbəst fəza dalğaları kimi şüalanır. Elektrik pozuntusu davamlıdırsa, elektromaqnit dalğaları davamlı olaraq mövcuddur və Şəkil 5-də göstərilən iki konik antenadan göründüyü kimi yayılma zamanı onların arxasınca gedir. Elektromaqnit dalğaları ötürmə xətlərinin və antenaların içərisində olduqda, onların mövcudluğu keçiricinin içərisində elektrik yükünün mövcudluğu ilə əlaqədardır. Lakin dalğalar şüalandıqda, onlar qapalı bir dövrə əmələ gətirir və mövcudluğunu qorumaq üçün heç bir yük yoxdur. Bu, bizi belə bir nəticəyə gətirir:
Sahənin həyəcanlanması yükün sürətlənməsini və yavaşlamasını tələb edir, lakin sahənin qorunması yükün sürətlənməsini və yavaşlamasını tələb etmir.
Şəkil 5
3. Dipol Radiasiyası
Elektrik sahə xətlərinin antenadan qopub sərbəst fəza dalğaları əmələ gətirmə mexanizmini izah etməyə çalışırıq və nümunə olaraq dipol antenasını götürürük. Sadələşdirilmiş bir izahat olsa da, insanlara sərbəst fəza dalğalarının yaranmasını intuitiv şəkildə görməyə imkan verir. Şəkil 6(a), dövrün birinci rübündə elektrik sahə xətləri λ∕4 xaricə doğru hərəkət etdikdə dipolun iki qolu arasında yaranan elektrik sahə xətlərini göstərir. Bu nümunə üçün, əmələ gələn elektrik sahə xətlərinin sayının 3 olduğunu fərz edək. Dövrün növbəti rübündə orijinal üç elektrik sahə xətti daha bir λ∕4 hərəkət etdirir (başlanğıc nöqtəsindən cəmi λ∕2) və keçiricidəki yük sıxlığı azalmağa başlayır. Dövrün birinci yarısının sonunda keçiricidəki yükləri ləğv edən əks yüklərin daxil olması ilə əmələ gəldiyini düşünmək olar. Əks yüklərin yaratdığı elektrik sahə xətləri 3-dür və Şəkil 6(b)-də nöqtəli xətlərlə təmsil olunan λ∕4 məsafəsini hərəkət etdirir.
Son nəticə budur ki, birinci λ∕4 məsafəsində üç aşağıya doğru elektrik sahəsi xətti, ikinci λ∕4 məsafəsində isə eyni sayda yuxarıya doğru elektrik sahəsi xətləri var. Antenada xalis yük olmadığı üçün elektrik sahəsi xətləri keçiricidən ayrılmağa və qapalı dövrə yaratmaq üçün bir-birinə birləşməyə məcbur edilməlidir. Bu, Şəkil 6(c)-də göstərilmişdir. İkinci hissədə eyni fiziki proses izlənilir, lakin istiqamətin əksinə olduğunu unutmayın. Bundan sonra proses təkrarlanır və qeyri-müəyyən müddətə davam edir və Şəkil 4-ə bənzər bir elektrik sahəsi paylanması əmələ gətirir.
Şəkil 6
Antenlər haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün zəhmət olmasa, ziyarət edin:
Yazı vaxtı: 20 iyun 2024
