Сүз килгәндәантенналар, кешеләрне иң борчыган сорау - "Нурланыш чыннан да ничек ирешелә?" Сигнал чыганагы тарафыннан барлыкка китерелгән электромагнит кыр тапшыру линиясе аша һәм антенна эчендә ничек тарала һәм, ниһаять, антеннадан "аерылып", ирекле киңлек дулкыны барлыкка китерә.
1. Бер чыбыклы нурланыш
Әйдәгез, qv (Кулон/м³) белән күрсәтелгән заряд тыгызлыгы, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, кисемтә мәйданы a һәм күләм V булган түгәрәк чыбыкта тигез бүленгән дип фараз итик.
1 нче рәсем
V күләмдәге гомуми корылма Q z юнәлешендә Vz (м/с) тигез тизлек белән хәрәкәт итә. Чыбыкның кисемтәсендә ток тыгызлыгы Jz түбәндәгечә булуын исбатларга мөмкин:
Jz = qv vz (1)
Әгәр чыбык идеаль үткәргечтән ясалган булса, чыбык өслегендәге ток тыгызлыгы Js түбәндәгечә:
Js = qs vz (2)
Монда qs - өслек заряды тыгызлыгы. Әгәр чыбык бик нечкә булса (идеаль очракта радиус 0), чыбыктагы ток көчен түбәндәгечә күрсәтергә мөмкин:
Iz = ql vz (3)
монда ql (кулон/метр) - озынлык берәмлегенә туры килгән корылма.
Без, нигездә, нечкә чыбыклар белән кызыксынабыз, һәм нәтиҗәләр югарыдагы өч очракка кагыла. Әгәр ток вакыт буенча үзгәрсә, (3) формуласының вакытка карата чыгарылмасы түбәндәгечә була:
(4)
az - заряд тизләнеше. Әгәр чыбык озынлыгы l булса, (4) түбәндәгечә язылырга мөмкин:
(5)
(5) тигезләмә - ток һәм заряд арасындагы төп бәйләнеш, шулай ук электромагнит нурланышның төп бәйләнеше. Гади итеп әйткәндә, нурланыш тудыру өчен вакыт буенча үзгәрүче ток яки заряд тизләнеше (яки әкренәюе) булырга тиеш. Без гадәттә вакыт-гармоник кушымталарда ток турында искә алабыз, һәм заряд еш кына вакытлы кушымталарда искә алына. Заряд тизләнеше (яки әкренәюе) тудыру өчен, чыбык бөгелгән, бөкләнгән һәм өзекле булырга тиеш. Заряд вакыт-гармоник хәрәкәттә тирбәлгәндә, ул шулай ук периодик заряд тизләнеше (яки әкренәюе) яки вакыт буенча үзгәрүче ток та тудырачак. Шуңа күрә:
1) Әгәр заряд хәрәкәт итмәсә, ток та, нурланыш та булмаячак.
2) Әгәр заряд даими тизлектә хәрәкәт итсә:
а. Әгәр чыбык туры һәм чиксез озынлыкта булса, нурланыш юк.
b. Әгәр чыбык бөгелгән, бөкләнгән яки өзекле булса, 2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, нурланыш бар.
3) Әгәр заряд вакыт узу белән тирбәлсә, чыбык туры булса да, заряд нурланачак.
2 нче рәсем
Нурланыш механизмын сыйфатлы аңлау өчен, 2(d) рәсемдә күрсәтелгәнчә, ачык очындагы йөкләнеш аша җир белән тоташтырыла торган ачык чыбыкка тоташтырылган импульслы чыганакны карап алырга мөмкин. Чыбык башта көчәйтелгәндә, чыбыктагы зарядлар (ирекле электроннар) чыганак тарафыннан барлыкка китерелгән электр кыры сызыклары белән хәрәкәткә китерелә. Чыбыкның чыганак очында зарядлар тизләнешкәндә һәм аның очында чагылганда әкренәйткәндә (башлангыч хәрәкәткә карата тискәре тизләнеш), аның очларында һәм чыбыкның калган өлеше буенча нурланыш кыры барлыкка килә. Зарядларның тизләнеше зарядларны хәрәкәткә китерә торган һәм бәйле нурланыш кырын барлыкка китерә торган тышкы көч чыганагы белән тормышка ашырыла. Чыбык очларындагы зарядларның әкренәюе индукцияләнгән кыр белән бәйле эчке көчләр белән тормышка ашырыла, бу чыбык очларында концентрацияләнгән зарядлар туплану нәтиҗәсендә барлыкка килә. Эчке көчләр чыбык очларында тизлеге нульгә кадәр кимегәндә заряд туплануыннан энергия алалар. Шуңа күрә, электр кыры кузгату аркасында зарядларның тизләнеше һәм чыбык импедансының өзеклеге яки шома кәкрелеге аркасында зарядларның әкренәюе электромагнит нурланыш генерацияләү механизмнары булып тора. Максвелл тигезләмәләрендә ток тыгызлыгы (Jc) һәм заряд тыгызлыгы (qv) чыганак терминнары булса да, заряд, бигрәк тә күчешле кырлар өчен, фундаменталь зурлык дип санала. Нурланышның бу аңлатмасы, нигездә, күчешле халәтләр өчен кулланылса да, аны стационар нурланышны аңлату өчен дә кулланырга мөмкин.
Берничә искиткеч тәкъдим итәмантенна продуктларытарафыннан җитештерелгәнРФМИСО:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2 ГГц)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Ике чыбыклы нурланыш
3(а) рәсемдә күрсәтелгәнчә, көчәнеш чыганагын антеннага тоташтырылган ике үткәргечле тапшыру линиясенә тоташтырыгыз. Ике үткәргечле линиягә көчәнеш бирү үткәргечләр арасында электр кыры барлыкка китерә. Электр кыры сызыклары һәр үткәргечкә тоташтырылган ирекле электроннарга (атомнардан җиңел аерыла торган) тәэсир итә һәм аларны хәрәкәткә китерергә мәҗбүр итә. Корылмаларның хәрәкәте ток тудыра, ул үз чиратында магнит кырын барлыкка китерә.
3 нче рәсем
Без электр кыры сызыкларының уңай зарядлардан башлануын һәм тискәре зарядлар белән тәмамлануын кабул иттек. Әлбәттә, алар шулай ук уңай зарядлар белән башланып, чиксезлектә тәмамланырга мөмкин; яки чиксезлектә башланып, тискәре зарядлар белән тәмамланырга мөмкин; яки бернинди зарядлар белән дә башланмаган һәм тәмамланмаган ябык контурлар барлыкка китерергә мөмкин. Магнит кыры сызыклары һәрвакыт ток үткәргечләре тирәсендә ябык контурлар барлыкка китерә, чөнки физикада магнит зарядлары юк. Кайбер математик формулаларда эквивалент магнит зарядлары һәм магнит токлары энергия һәм магнит чыганаклары белән бәйле чишелешләр арасындагы икелекне күрсәтү өчен кертелә.
Ике үткәргеч арасында сызылган электр кыры сызыклары заряд бүленешен күрсәтергә ярдәм итә. Әгәр без көчәнеш чыганагы синусоидаль дип фараз итсәк, үткәргечләр арасындагы электр кырының да чыганакның периодына тигез булган синусоидаль булуын көтәбез. Электр кыры көчәнешенең чагыштырма зурлыгы электр кыры сызыкларының тыгызлыгы белән күрсәтелә, ә уклар чагыштырма юнәлешне (уңай яки тискәре) күрсәтә. Үткәргечләр арасында вакыт белән үзгәрүче электр һәм магнит кырлары барлыкка килүе, 3(а) рәсемдә күрсәтелгәнчә, тапшыру сызыгы буенча таралучы электромагнит дулкын барлыкка китерә. Электромагнит дулкын антеннага заряд һәм аңа туры килгән ток белән керә. Әгәр без антенна структурасының бер өлешен алып ташласак, 3(б) рәсемдә күрсәтелгәнчә, электр кыры сызыкларының ачык очларын "тоташтырып" ирекле киңлек дулкыны барлыкка килергә мөмкин (нокталы сызыклар белән күрсәтелгән). Ирекле киңлек дулкыны да периодик, ләкин даими фаза ноктасы P0 яктылык тизлегендә тышка хәрәкәт итә һәм ярты вакыт эчендә λ/2 араны (P1 гә кадәр) үтә. Антенна янында, даими фаза ноктасы P0 яктылык тизлегеннән тизрәк хәрәкәт итә һәм антеннадан ерак нокталарда яктылык тизлегенә якынлаша. 4 нче рәсемдә t = 0, t/8, t/4 һәм 3T/8 булганда λ/2 антеннасының ирекле киңлек электр кыры бүленеше күрсәтелгән.
4 нче рәсем. λ∕2 антеннасының t = 0, t/8, t/4 һәм 3T/8 вакытында ирекле киңлек электр кыры бүленеше
Җитәкләнгән дулкыннарның антеннадан ничек аерылуы һәм ахыр чиктә буш киңлектә таралуы билгесез. Җитәкләнгән һәм буш киңлек дулкыннарын без тыныч сулык эченә таш төшү яки башка юллар белән килеп чыгарга мөмкин булган су дулкыннары белән чагыштыра алабыз. Судагы бозылу башлангач, су дулкыннары барлыкка килә һәм тышка тарала башлый. Бозылу туктаса да, дулкыннар туктамый, ә алга таралуын дәвам итә. Әгәр бозылу дәвам итсә, даими рәвештә яңа дулкыннар барлыкка килә, һәм бу дулкыннарның таралуы башка дулкыннардан артта кала.
Электр комачаулаулары нәтиҗәсендә барлыкка килгән электромагнит дулкыннар өчен дә шул ук хәл. Әгәр чыганактан башлангыч электр комачаулау кыска вакытлы булса, барлыкка килгән электромагнит дулкыннар тапшыру линиясе эчендә тарала, аннары антеннага керә һәм, ниһаять, кузгату булмаса да (су дулкыннары һәм алар тудырган комачаулау кебек үк), буш киңлек дулкыннары рәвешендә нурлана. Әгәр электр комачаулау өзлексез булса, электромагнит дулкыннар өзлексез яши һәм таралу вакытында аларның артыннан якын килә, 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Электромагнит дулкыннар тапшыру линияләре һәм антенналар эчендә булганда, аларның булуы үткәргеч эчендә электр корылмасы булу белән бәйле. Ләкин, дулкыннар нурланганда, алар ябык контур барлыкка китерәләр һәм аларның булуын саклап калу өчен заряд юк. Бу безне түбәндәге нәтиҗәгә китерә:
Кырны кузгату өчен зарядның тизләнеше һәм әкренәйтүе кирәк, ләкин кырны саклап тору өчен зарядның тизләнеше һәм әкренәйтүе кирәк түгел.
5 нче рәсем
3. Диполь нурланышы
Без электр кыры сызыкларының антеннадан аерылу һәм ирекле киңлек дулкыннары барлыкка китерү механизмын аңлатырга тырышабыз, һәм мисал итеп диполь антеннасын алабыз. Бу гадиләштерелгән аңлатма булса да, ул кешеләргә ирекле киңлек дулкыннарының барлыкка килүен интуитив рәвештә күрергә мөмкинлек бирә. 6(а) рәсемдә циклның беренче чирегендә электр кыры сызыклары λ∕4 тышка хәрәкәт иткәндә дипольнең ике кулы арасында барлыкка килгән электр кыры сызыклары күрсәтелгән. Бу мисал өчен, барлыкка килгән электр кыры сызыклары саны 3 дип фаразлыйк. Циклның киләсе чирегендә башлангыч өч электр кыры сызыгы тагын λ∕4 күчерә (башлангыч ноктадан барлыгы λ∕2), һәм үткәргечтәге заряд тыгызлыгы кими башлый. Ул капма-каршы зарядлар кертү белән барлыкка килгән дип саналырга мөмкин, алар циклның беренче яртысы ахырында үткәргечтәге зарядларны юкка чыгара. Капма-каршы зарядлар тарафыннан барлыкка китерелгән электр кыры сызыклары 3 һәм λ∕4 арага күчә, бу 6(b) рәсемдә нокталы сызыклар белән күрсәтелгән.
Соңгы нәтиҗә - беренче λ∕4 ераклыгында өч аска таба электр кыры сызыгы, ә икенче λ∕4 ераклыгында шул ук санда өскә таба электр кыры сызыклары бар. Антеннада чиста заряд булмаганлыктан, электр кыры сызыклары үткәргечтән аерылырга һәм ябык контур барлыкка китерү өчен берләшергә мәҗбүр булырга тиеш. Бу 6(в) рәсемдә күрсәтелгән. Икенче яртысында шул ук физик процесс башкарыла, ләкин юнәлешнең капма-каршы булуына игътибар итегез. Шуннан соң, процесс кабатлана һәм чиксез дәвам итә, 4 нче рәсемгә охшаш электр кыры бүленеше барлыкка килә.
6 нчы рәсем
Антенналар турында күбрәк белер өчен, зинһар, түбәндәге сайтларга керегез:
Бастырылган вакыты: 20 июнь-2024
