जब कुरा आउँछएन्टेनाहरू, मानिसहरूलाई सबैभन्दा बढी चिन्तित पार्ने प्रश्न भनेको "विकिरण वास्तवमा कसरी प्राप्त हुन्छ?" सिग्नल स्रोतबाट उत्पन्न हुने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कसरी प्रसारण लाइन र एन्टेना भित्र फैलिन्छ, र अन्तमा एन्टेनाबाट "अलग" भएर खाली ठाउँको तरंग बनाउँछ।
१. एकल तार विकिरण
मानौं कि चार्ज घनत्व, qv (Coulomb/m3) को रूपमा व्यक्त गरिएको, चित्र १ मा देखाइए अनुसार a को क्रस-सेक्शनल क्षेत्रफल र V को आयतन भएको गोलाकार तारमा समान रूपमा वितरित छ।
चित्र १
भोल्युम V मा कुल चार्ज Q एक समान गति Vz (m/s) मा z दिशामा सर्छ। यो प्रमाणित गर्न सकिन्छ कि तारको क्रस सेक्सनमा वर्तमान घनत्व Jz हो:
Jz = qv vz (१)
यदि तार आदर्श सुचालकबाट बनेको छ भने, तारको सतहमा रहेको वर्तमान घनत्व Js हो:
Js = qs vz (२)
जहाँ qs सतह चार्ज घनत्व हो। यदि तार धेरै पातलो छ (आदर्श रूपमा, त्रिज्या ० छ), तारमा रहेको प्रवाहलाई यसरी व्यक्त गर्न सकिन्छ:
Iz = ql vz (३)
जहाँ ql (कुलम्ब/मिटर) प्रति एकाइ लम्बाइको चार्ज हो।
हामी मुख्यतया पातलो तारहरूसँग सम्बन्धित छौं, र निष्कर्षहरू माथिका तीनवटा अवस्थामा लागू हुन्छन्। यदि वर्तमान समय-परिवर्तनशील छ भने, समयको सन्दर्भमा सूत्र (3) को व्युत्पन्न निम्नानुसार छ:
(४)
az भनेको चार्ज प्रवेग हो। यदि तारको लम्बाइ l छ भने, (4) लाई निम्नानुसार लेख्न सकिन्छ:
(५)
समीकरण (५) भनेको करेन्ट र चार्ज बीचको आधारभूत सम्बन्ध हो, र इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक विकिरणको आधारभूत सम्बन्ध पनि हो। सरल भाषामा भन्नुपर्दा, विकिरण उत्पादन गर्न, चार्जको समय-परिवर्तनशील करेन्ट वा त्वरण (वा घटावट) हुनुपर्छ। हामी सामान्यतया समय-समायोजिक अनुप्रयोगहरूमा करेन्ट उल्लेख गर्छौं, र चार्ज प्रायः क्षणिक अनुप्रयोगहरूमा उल्लेख गरिन्छ। चार्ज त्वरण (वा घटावट) उत्पादन गर्न, तार झुकेको, तह लगाइएको र विच्छेदनशील हुनुपर्छ। जब चार्ज समय-समायोजिक गतिमा दोलन हुन्छ, यसले आवधिक चार्ज त्वरण (वा घटावट) वा समय-परिवर्तनशील करेन्ट पनि उत्पादन गर्नेछ। त्यसैले:
१) यदि चार्ज सरेन भने, त्यहाँ कुनै करेन्ट र विकिरण हुनेछैन।
२) यदि चार्ज स्थिर गतिमा चल्छ भने:
a. यदि तार सीधा र असीमित लम्बाइको छ भने, त्यहाँ कुनै विकिरण हुँदैन।
ख. यदि तार बाङ्गिएको, पट्याइएको, वा विच्छेदन गरिएको छ भने, चित्र २ मा देखाइए अनुसार, त्यहाँ विकिरण हुन्छ।
३) यदि चार्ज समयसँगै दोलन हुन्छ भने, तार सीधा भए पनि चार्ज विकिरण हुनेछ।
चित्र २
चित्र २(घ) मा देखाइए अनुसार, खुला तारमा लोड मार्फत ग्राउन्ड गर्न सकिने खुला तारमा जडान गरिएको स्पन्दित स्रोत हेरेर विकिरण संयन्त्रको गुणात्मक बुझाइ प्राप्त गर्न सकिन्छ। जब तार सुरुमा सक्रिय हुन्छ, तारमा रहेका चार्जहरू (मुक्त इलेक्ट्रोनहरू) स्रोतद्वारा उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूद्वारा गतिमा सेट हुन्छन्। तारको स्रोतको छेउमा चार्जहरू द्रुत गतिमा बढ्दै जाँदा र यसको छेउमा परावर्तित हुँदा (मूल गतिको सापेक्षमा नकारात्मक प्रवेग) ढिलो हुँदै जाँदा, यसको छेउमा र बाँकी तारसँगै विकिरण क्षेत्र उत्पन्न हुन्छ। चार्जहरूको प्रवेग बाह्य बल स्रोतद्वारा पूरा हुन्छ जसले चार्जहरूलाई गतिमा सेट गर्दछ र सम्बन्धित विकिरण क्षेत्र उत्पादन गर्दछ। तारको छेउमा चार्जहरूको गति घट्दै जाँदा प्रेरित क्षेत्रसँग सम्बन्धित आन्तरिक बलहरूद्वारा पूरा हुन्छ, जुन तारको छेउमा केन्द्रित चार्जहरूको संचयको कारणले हुन्छ। आन्तरिक बलहरूले चार्जको संचयबाट ऊर्जा प्राप्त गर्छन् किनकि यसको वेग तारको छेउमा शून्यमा घट्छ। त्यसकारण, विद्युतीय क्षेत्र उत्तेजनाको कारणले हुने चार्जहरूको प्रवेग र तार प्रतिबाधाको विच्छेदन वा सहज वक्रको कारणले हुने चार्जहरूको मन्दी विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पादनको लागि संयन्त्रहरू हुन्। यद्यपि वर्तमान घनत्व (Jc) र चार्ज घनत्व (qv) दुवै म्याक्सवेलको समीकरणमा स्रोत पदहरू हुन्, चार्जलाई थप आधारभूत मात्रा मानिन्छ, विशेष गरी क्षणिक क्षेत्रहरूको लागि। यद्यपि विकिरणको यो व्याख्या मुख्यतया क्षणिक अवस्थाहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ, यसलाई स्थिर-अवस्था विकिरणको व्याख्या गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
धेरै उत्कृष्ट सिफारिस गर्नुहोस्एन्टेना उत्पादनहरूद्वारा निर्मितआरएफएमआईएसओ:
RM-टीसीआर४०६.४
RM-BCA082 को लागि सोधपुछ पेश गर्नुहोस्, हामी तपाईंलाई 24 घण्टामा सम्पर्क गर्नेछौं।-४ (०.८-२GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz) को लागि सोधपुछ पेश गर्नुहोस्, हामी तपाईंलाई 24 घण्टामा सम्पर्क गर्नेछौं।
२. दुई-तार विकिरण
चित्र ३(क) मा देखाइए अनुसार, एन्टेनामा जोडिएको दुई-कन्डक्टर प्रसारण लाइनमा भोल्टेज स्रोत जडान गर्नुहोस्। दुई-तार लाइनमा भोल्टेज लागू गर्नाले कन्डक्टरहरू बीच विद्युतीय क्षेत्र उत्पन्न हुन्छ। विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूले प्रत्येक कन्डक्टरमा जोडिएका मुक्त इलेक्ट्रोनहरू (परमाणुहरूबाट सजिलै अलग) मा कार्य गर्छन् र तिनीहरूलाई सार्न बाध्य पार्छन्। चार्जहरूको चालले प्रवाह उत्पन्न गर्छ, जसले फलस्वरूप चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्छ।
चित्र ३
हामीले स्वीकार गरेका छौं कि विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू सकारात्मक चार्जबाट सुरु हुन्छन् र नकारात्मक चार्जमा समाप्त हुन्छन्। अवश्य पनि, तिनीहरू सकारात्मक चार्जबाट सुरु भएर अनन्तमा समाप्त हुन सक्छन्; वा अनन्तमा सुरु भएर नकारात्मक चार्जमा समाप्त हुन सक्छन्; वा बन्द लूपहरू बनाउन सक्छन् जुन न त कुनै चार्जबाट सुरु हुन्छ न त अन्त्य हुन्छ। चुम्बकीय क्षेत्र रेखाहरूले सधैं वर्तमान-वाहक कन्डक्टरहरू वरिपरि बन्द लूपहरू बनाउँछन् किनभने भौतिक विज्ञानमा कुनै चुम्बकीय चार्जहरू छैनन्। केही गणितीय सूत्रहरूमा, शक्ति र चुम्बकीय स्रोतहरू समावेश गर्ने समाधानहरू बीचको द्वैधता देखाउन समतुल्य चुम्बकीय चार्जहरू र चुम्बकीय धाराहरू प्रस्तुत गरिन्छ।
दुई कन्डक्टरहरू बीच कोरिएका विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूले चार्जको वितरण देखाउन मद्दत गर्छन्। यदि हामीले भोल्टेज स्रोत साइनोसाइडल हो भनी मानौं भने, हामी कन्डक्टरहरू बीचको विद्युतीय क्षेत्र पनि स्रोतको अवधि बराबरको साइनोसाइडल हुने अपेक्षा गर्छौं। विद्युतीय क्षेत्र शक्तिको सापेक्षिक परिमाण विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको घनत्वद्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ, र तीरहरूले सापेक्षिक दिशा (सकारात्मक वा नकारात्मक) संकेत गर्दछ। कन्डक्टरहरू बीच समय-परिवर्तनशील विद्युतीय र चुम्बकीय क्षेत्रहरूको उत्पादनले एक विद्युतीय चुम्बकीय तरंग बनाउँछ जुन प्रसारण रेखासँगै फैलिन्छ, चित्र 3(a) मा देखाइए अनुसार। विद्युतीय चुम्बकीय तरंग चार्ज र सम्बन्धित प्रवाहको साथ एन्टेनामा प्रवेश गर्छ। यदि हामीले चित्र 3(b) मा देखाइए अनुसार एन्टेना संरचनाको भाग हटायौं भने, विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको खुला छेउहरू (डट्टेदार रेखाहरू द्वारा देखाइएको) "जडान" गरेर एक मुक्त-अन्तरिक्ष तरंग बनाउन सकिन्छ। मुक्त-अन्तरिक्ष तरंग पनि आवधिक हो, तर स्थिर-चरण बिन्दु P0 प्रकाशको गतिमा बाहिर सर्छ र आधा समय अवधिमा λ/2 (P1 सम्म) को दूरी यात्रा गर्दछ। एन्टेना नजिकै, स्थिर-चरण बिन्दु P0 प्रकाशको गति भन्दा छिटो सर्छ र एन्टेनाबाट टाढा बिन्दुहरूमा प्रकाशको गतिको नजिक पुग्छ। चित्र ४ ले t = 0, t/8, t/4, र 3T/8 मा λ∕2 एन्टेनाको फ्री-स्पेस इलेक्ट्रिक फिल्ड वितरण देखाउँछ।
चित्र ४ t = 0, t/8, t/4 र 3T/8 मा λ∕2 एन्टेनाको खाली ठाउँ विद्युत क्षेत्र वितरण
निर्देशित तरंगहरू एन्टेनाबाट कसरी अलग हुन्छन् र अन्ततः खाली ठाउँमा प्रसारित हुन कसरी बन्छन् भन्ने कुरा थाहा छैन। हामी निर्देशित र खाली ठाउँका तरंगहरूलाई पानीका तरंगहरूसँग तुलना गर्न सक्छौं, जुन पानीको शान्त शरीरमा खसेको ढुङ्गाले वा अन्य तरिकाले हुन सक्छ। पानीमा अशान्ति सुरु भएपछि, पानीका तरंगहरू उत्पन्न हुन्छन् र बाहिर फैलिन थाल्छन्। यदि अशान्ति रोकियो भने पनि, तरंगहरू रोकिँदैनन् तर अगाडि फैलिन जारी राख्छन्। यदि अशान्ति जारी रह्यो भने, नयाँ तरंगहरू निरन्तर उत्पन्न हुन्छन्, र यी तरंगहरूको प्रसार अन्य तरंगहरू भन्दा पछाडि पर्छ।
विद्युतीय गडबडीबाट उत्पन्न हुने विद्युतीय चुम्बकीय तरंगहरूको लागि पनि यही कुरा लागू हुन्छ। यदि स्रोतबाट प्रारम्भिक विद्युतीय गडबडी छोटो अवधिको छ भने, उत्पन्न हुने विद्युतीय चुम्बकीय तरंगहरू प्रसारण लाइन भित्र फैलिन्छन्, त्यसपछि एन्टेनामा प्रवेश गर्छन्, र अन्तमा मुक्त स्थान तरंगहरूको रूपमा विकिरण गर्छन्, यद्यपि उत्तेजना अब अवस्थित छैन (जस्तै पानीका छालहरू र तिनीहरूले सिर्जना गरेको अशान्ति)। यदि विद्युतीय गडबडी निरन्तर छ भने, विद्युतीय चुम्बकीय तरंगहरू निरन्तर अवस्थित हुन्छन् र प्रसारणको समयमा तिनीहरूको पछाडि नजिकबाट पछ्याउँछन्, जस्तै चित्र ५ मा देखाइएको द्विकोनिकल एन्टेनामा देखाइएको छ। जब विद्युतीय तरंगहरू प्रसारण लाइनहरू र एन्टेना भित्र हुन्छन्, तिनीहरूको अस्तित्व कन्डक्टर भित्र विद्युतीय चार्जको अस्तित्वसँग सम्बन्धित हुन्छ। यद्यपि, जब तरंगहरू विकिरण हुन्छन्, तिनीहरूले बन्द लूप बनाउँछन् र तिनीहरूको अस्तित्व कायम राख्न कुनै चार्ज हुँदैन। यसले हामीलाई यो निष्कर्षमा पुर्याउँछ कि:
क्षेत्रको उत्तेजनाको लागि चार्जको प्रवेग र घटावट आवश्यक पर्दछ, तर क्षेत्रको मर्मतसम्भारको लागि चार्जको प्रवेग र घटावट आवश्यक पर्दैन।
चित्र ५
३. द्विध्रुवीय विकिरण
हामी विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू एन्टेनाबाट अलग हुने र मुक्त-अन्तरिक्ष तरंगहरू बनाउने संयन्त्रलाई व्याख्या गर्ने प्रयास गर्छौं, र उदाहरणको रूपमा द्विध्रुवीय एन्टेनालाई लिन्छौं। यद्यपि यो एक सरलीकृत व्याख्या हो, यसले मानिसहरूलाई सहज रूपमा मुक्त-अन्तरिक्ष तरंगहरूको उत्पादन हेर्न पनि सक्षम बनाउँछ। चित्र 6(a) ले चक्रको पहिलो त्रैमासिकमा विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू λ∕4 ले बाहिर सर्दा द्विध्रुवीयको दुई हातहरू बीच उत्पन्न हुने विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू देखाउँछ। यस उदाहरणको लागि, मानौं कि बनेको विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको संख्या 3 छ। चक्रको अर्को त्रैमासिकमा, मूल तीन विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूले अर्को λ∕4 (सुरुवात बिन्दुबाट कुल λ∕2) सार्छन्, र कन्डक्टरमा चार्ज घनत्व घट्न थाल्छ। यसलाई विपरीत चार्जहरूको परिचयद्वारा गठन भएको मान्न सकिन्छ, जसले चक्रको पहिलो आधाको अन्त्यमा कन्डक्टरमा चार्जहरू रद्द गर्दछ। विपरीत चार्जहरूबाट उत्पन्न हुने विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू 3 छन् र λ∕4 को दूरी सर्छन्, जुन चित्र 6(b) मा थोप्ला रेखाहरूद्वारा प्रतिनिधित्व गरिएको छ।
अन्तिम परिणाम यो हो कि पहिलो λ∕4 दूरीमा तीन तलतिर जाने विद्युत क्षेत्र रेखाहरू छन् र दोस्रो λ∕4 दूरीमा उही संख्यामा माथितिर जाने विद्युत क्षेत्र रेखाहरू छन्। एन्टेनामा कुनै नेट चार्ज नभएकोले, विद्युत क्षेत्र रेखाहरूलाई कन्डक्टरबाट अलग गर्न र बन्द लूप बनाउन एकसाथ जोड्न बाध्य पार्नुपर्छ। यो चित्र 6(c) मा देखाइएको छ। दोस्रो भागमा, उही भौतिक प्रक्रिया पछ्याइएको छ, तर ध्यान दिनुहोस् कि दिशा विपरीत छ। त्यस पछि, प्रक्रिया दोहोरिन्छ र अनिश्चित कालसम्म जारी रहन्छ, चित्र 4 जस्तै विद्युत क्षेत्र वितरण बनाउँछ।
चित्र ६
एन्टेनाको बारेमा थप जान्नको लागि, कृपया भ्रमण गर्नुहोस्:
पोस्ट समय: जुन-२०-२०२४
