जब यो आउँछएन्टेना, मानिसहरु को बारे मा सबै भन्दा चिन्तित प्रश्न "कसरी विकिरण वास्तव मा प्राप्त हुन्छ?"कसरी सिग्नल स्रोत द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र प्रसारण लाइन मार्फत र एन्टेना भित्र प्रचार गर्छ, र अन्तमा एक खाली ठाउँ तरंग बनाउन एन्टेना देखि "अलग"।
1. एकल तार विकिरण
हामी मानौं कि चार्ज घनत्व, qv (Coulomb/m3) को रूपमा अभिव्यक्त गरिएको छ, चित्र 1 मा देखाइए अनुसार, a को क्रस-सेक्शनल क्षेत्र र V को भोल्युमको साथ गोलाकार तारमा समान रूपमा वितरण गरिएको 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 खण्डमा वर्तमान घनत्व Jz हो:
Jz = qv vz （1）
यदि तार एक आदर्श कन्डक्टरबाट बनेको छ भने, तार सतहमा वर्तमान घनत्व Js हो:
Js = qs vz （2）
जहाँ qs सतह चार्ज घनत्व हो।यदि तार धेरै पातलो छ (आदर्श रूपमा, त्रिज्या ० हो), तारमा वर्तमानलाई यसरी व्यक्त गर्न सकिन्छ:
Iz = ql vz (3)
जहाँ ql (coulomb/meter) प्रति एकाइ लम्बाइ चार्ज हो।
हामी मुख्यतया पातलो तारहरूसँग चिन्तित छौं, र निष्कर्षहरू माथिका तीनवटा केसहरूमा लागू हुन्छन्।यदि वर्तमान समय-भिन्न छ भने, समयको सन्दर्भमा सूत्र (3) को व्युत्पन्न निम्नानुसार छ:
(४)
az चार्ज एक्सेलेरेशन हो।यदि तार लम्बाइ l छ भने, (4) निम्न रूपमा लेख्न सकिन्छ:
(५)
समीकरण (5) विद्युत् चुम्बकीय विकिरणको आधारभूत सम्बन्ध र विद्युत् प्रवाह र चार्ज बीचको आधारभूत सम्बन्ध हो।सरल भाषामा भन्नुपर्दा, विकिरण उत्पादन गर्न, त्यहाँ चार्जको समय-भिन्न वर्तमान वा एक्सेलेरेशन (वा घट्ने) हुनुपर्छ।हामी सामान्यतया समय-हार्मोनिक अनुप्रयोगहरूमा वर्तमान उल्लेख गर्छौं, र चार्ज प्रायः क्षणिक अनुप्रयोगहरूमा उल्लेख गरिएको छ।चार्ज एक्सेलेरेशन (वा डिलेरेसन) उत्पादन गर्नको लागि, तार झुकेको, तह, र विच्छेदन हुनुपर्छ।जब चार्ज टाइम-हार्मोनिक गतिमा दोहोर्याउँछ, यसले आवधिक चार्ज एक्सेलेरेशन (वा घट्ने) वा समय-भिन्न वर्तमान पनि उत्पादन गर्दछ।त्यसैले:
1) यदि चार्ज सर्दैन भने, त्यहाँ कुनै विद्युत र विकिरण हुनेछैन।
2) यदि चार्ज स्थिर गतिमा सर्छ भने:
aयदि तार सीधा र लम्बाइमा असीम छ भने, त्यहाँ कुनै विकिरण छैन।
bचित्र 2 मा देखाइए अनुसार तार झुकिएको, तह, वा विच्छेदन छ भने, त्यहाँ विकिरण छ।
3) यदि चार्ज समयको साथ दोहोर्याउँछ भने, तार सीधा भए तापनि चार्ज विकिरण हुनेछ।
चित्र २
विकिरण संयन्त्रको गुणात्मक बुझाइ खुल्ला तारसँग जोडिएको स्पंदित स्रोतलाई हेरेर प्राप्त गर्न सकिन्छ जुन चित्र 2(d) मा देखाइए अनुसार यसको खुला छेउमा लोडबाट ग्राउन्ड गर्न सकिन्छ।जब तार सुरुमा ऊर्जावान हुन्छ, तारमा चार्जहरू (फ्री इलेक्ट्रोनहरू) स्रोतद्वारा उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूद्वारा गतिमा सेट हुन्छन्।तारको स्रोतको छेउमा चार्जहरू द्रुत हुने र यसको अन्त्यमा प्रतिबिम्बित हुँदा घटेको (मूल गतिको सापेक्ष ऋणात्मक प्रवेग) यसको छेउमा र तारको बाँकी छेउमा विकिरण क्षेत्र उत्पन्न हुन्छ।चार्जहरूको प्रवेग बलको बाह्य स्रोतद्वारा पूरा हुन्छ जसले चार्जहरूलाई गतिमा सेट गर्दछ र सम्बन्धित विकिरण क्षेत्र उत्पादन गर्दछ।तारको छेउमा चार्जहरूको घटाइ प्रेरित क्षेत्रसँग सम्बन्धित आन्तरिक बलहरूद्वारा पूरा हुन्छ, जुन तारको छेउमा केन्द्रित शुल्कहरूको संचयको कारणले हुन्छ।आन्तरिक बलहरूले चार्जको संचयबाट ऊर्जा प्राप्त गर्दछ किनभने यसको वेग तारको छेउमा शून्यमा घट्छ।तसर्थ, विद्युतीय क्षेत्रको उत्तेजनाको कारण चार्जको प्रवेग र तार प्रतिबाधाको विच्छेदन वा चिकनी कर्भको कारणले चार्जको घटाइ विद्युत चुम्बकीय विकिरणको उत्पादनको लागि संयन्त्र हो।यद्यपि दुबै वर्तमान घनत्व (Jc) र चार्ज घनत्व (qv) म्याक्सवेलको समीकरणमा स्रोत सर्तहरू हुन्, चार्जलाई अधिक मौलिक मात्रा मानिन्छ, विशेष गरी क्षणिक क्षेत्रहरूको लागि।यद्यपि विकिरणको यो व्याख्या मुख्यतया क्षणिक अवस्थाहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ, यो स्थिर-राज्य विकिरण व्याख्या गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
धेरै उत्कृष्ट सिफारिस गर्नुहोस्एन्टेना उत्पादनहरूद्वारा निर्मितRFMISO:
RM- TCR४०६.४
RM-BCA082-४ (०.८-२GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. दुई तार विकिरण
चित्र 3(a) मा देखाइए अनुसार एन्टेनासँग जोडिएको दुई-कंडक्टर प्रसारण लाइनमा भोल्टेज स्रोत जडान गर्नुहोस्।दुई-तार लाइनमा भोल्टेज लागू गर्दा कन्डक्टरहरू बीचको विद्युतीय क्षेत्र उत्पन्न हुन्छ।विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूले प्रत्येक कन्डक्टरसँग जोडिएका मुक्त इलेक्ट्रोनहरू (सजीलै परमाणुहरूबाट अलग गरिएको) मा कार्य गर्दछ र तिनीहरूलाई सार्न बाध्य पार्छ।चार्जहरूको आन्दोलनले वर्तमान उत्पन्न गर्दछ, जसले बारीमा चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्दछ।
चित्र ३
हामीले स्वीकार गरेका छौं कि विद्युतीय फिल्ड लाइनहरू सकारात्मक चार्जहरूबाट सुरु हुन्छ र ऋणात्मक चार्जहरूमा समाप्त हुन्छ।निस्सन्देह, तिनीहरू पनि सकारात्मक चार्जहरूबाट सुरु गर्न र अनन्ततामा समाप्त हुन सक्छन्;वा अनन्ततामा सुरु गर्नुहोस् र नकारात्मक शुल्कहरूको साथ अन्त्य गर्नुहोस्;वा बन्द लूपहरू बनाउनुहोस् जुन कुनै शुल्कको साथ सुरु वा अन्त्य हुँदैन।चुम्बकीय क्षेत्र रेखाहरू सधैं वर्तमान-वाहक कन्डक्टरहरू वरिपरि बन्द लूपहरू बनाउँछन् किनभने त्यहाँ भौतिकीमा कुनै चुम्बकीय शुल्कहरू छैनन्।केही गणितीय सूत्रहरूमा, शक्ति र चुम्बकीय स्रोतहरू समावेश गर्ने समाधानहरू बीचको द्वैधता देखाउन बराबर चुम्बकीय चार्जहरू र चुम्बकीय प्रवाहहरू प्रस्तुत गरिन्छ।
दुई कन्डक्टरहरू बीचको विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूले चार्जको वितरण देखाउन मद्दत गर्दछ।यदि हामीले भोल्टेजको स्रोत साइनोसाइडल छ भनी मान्दछौं भने, हामी स्रोतको बराबर अवधिको साथ कन्डक्टरहरू बीचको विद्युतीय क्षेत्र पनि साइनोसाइडल हुने अपेक्षा गर्छौं।बिजुली क्षेत्र बल को सापेक्ष परिमाण विद्युत क्षेत्र रेखा को घनत्व द्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ, र तीर सापेक्ष दिशा (सकारात्मक वा नकारात्मक) संकेत गर्दछ।कन्डक्टरहरू बीचको समय-भिन्न विद्युत र चुम्बकीय क्षेत्रहरूको उत्पादनले एक विद्युत चुम्बकीय तरंग बनाउँछ जुन चित्र 3(a) मा देखाइए अनुसार प्रसारण लाइनको साथ फैलिन्छ।विद्युत चुम्बकीय तरंग चार्ज र संगत वर्तमान संग एन्टेना प्रवेश गर्दछ।यदि हामीले चित्र 3(b) मा देखाइएझैं एन्टेना संरचनाको अंश हटायौं भने, विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको खुला छेउहरू (थोटेको रेखाहरूद्वारा देखाइएको) "जडान" गरेर खाली ठाउँको लहर सिर्जना गर्न सकिन्छ।फ्रि-स्पेस वेभ पनि आवधिक हुन्छ, तर स्थिर-चरण बिन्दु P0 प्रकाशको गतिमा बाहिर सर्छ र आधा अवधिमा λ/2 (P1 मा) को दूरी यात्रा गर्दछ।एन्टेनाको नजिक, स्थिर-चरण बिन्दु P0 प्रकाशको गति भन्दा छिटो सर्छ र एन्टेनाबाट टाढाको बिन्दुहरूमा प्रकाशको गतिमा पुग्छ।चित्र 4 ले t = 0, t/8, t/4, र 3T/8 मा λ∕2 एन्टेनाको फ्रि-स्पेस इलेक्ट्रिक फिल्ड वितरण देखाउँछ।
चित्र 4 t = 0, t/8, t/4 र 3T/8 मा λ∕2 एन्टेनाको खाली ठाउँको विद्युतीय क्षेत्र वितरण
यो थाहा छैन कसरी निर्देशित छालहरू एन्टेनाबाट अलग हुन्छन् र अन्ततः खाली ठाउँमा प्रचार गर्न गठन गरिन्छ।हामी निर्देशित र खाली ठाउँको तरंगहरूलाई पानीको तरंगहरूसँग तुलना गर्न सक्छौं, जुन पानीको शान्त शरीरमा वा अन्य तरिकामा ढुङ्गा खस्नुको कारण हुन सक्छ।एकपटक पानीमा गडबडी सुरु भएपछि, पानीको लहरहरू उत्पन्न हुन्छन् र बाहिरी रूपमा प्रचार गर्न थाल्छन्।गडबडी रोकिए पनि छालहरु रोकिदैनन् तर अगाडि बढिरहन्छन् ।यदि गडबडी जारी रह्यो भने, नयाँ छालहरू लगातार उत्पन्न हुन्छन्, र यी तरंगहरूको प्रसार अन्य छालहरू भन्दा पछाडि हुन्छ।
विद्युतीय गडबडीले उत्पन्न हुने विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको लागि पनि यही कुरा सत्य हो।यदि स्रोतबाट प्रारम्भिक विद्युतीय गडबडी छोटो अवधिको हो भने, उत्पन्न हुने विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू प्रसारण लाइन भित्र फैलिन्छन्, त्यसपछि एन्टेनामा प्रवेश गर्छन्, र अन्तमा खाली ठाउँको तरंगको रूपमा विकिरण गर्दछ, यद्यपि उत्तेजना अब अवस्थित छैन (जस्तै पानीको तरंगहरू जस्तै। र तिनीहरूले सिर्जना गरेको अशान्ति)।यदि विद्युतीय गडबडी निरन्तर छ भने, विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू निरन्तर रूपमा अवस्थित छन् र प्रसारको क्रममा तिनीहरूको पछाडि नजिकबाट पछ्याउँछन्, चित्र 5 मा देखाइएको द्विकोनिकल एन्टेनामा देखाइएको छ। जब विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू प्रसारण लाइनहरू र एन्टेना भित्र हुन्छन्, तिनीहरूको अस्तित्व विद्युतको अस्तित्वसँग सम्बन्धित हुन्छ। कन्डक्टर भित्र चार्ज।यद्यपि, जब छालहरू विकिरण हुन्छन्, तिनीहरू बन्द लुप बनाउँछन् र तिनीहरूको अस्तित्व कायम राख्न कुनै शुल्क लाग्दैन।यसले हामीलाई निष्कर्षमा पुर्याउँछ कि:
फिल्डको एक्साइटेशन चार्जको एक्सेलेरेशन र डिलेरेशन चाहिन्छ, तर फिल्डको मर्मतका लागि चार्जको एक्सेलेरेशन र डेलेरेशन आवश्यक पर्दैन।
चित्र ५
3. द्विध्रुव विकिरण
हामी संयन्त्रको व्याख्या गर्ने प्रयास गर्छौं जसद्वारा विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू एन्टेनाबाट अलग हुन्छन् र खाली-स्पेस तरंगहरू बनाउँछन्, र उदाहरणको रूपमा द्विध्रुव एन्टेना लिन्छन्।यद्यपि यो एक सरल व्याख्या हो, यसले मानिसहरूलाई सहज रूपमा खाली-स्पेस तरंगहरूको उत्पादन हेर्न सक्षम बनाउँछ।चित्र 6(a) ले चक्रको पहिलो चौमासिकमा विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू λ∕4 द्वारा बाहिर सर्दा द्विध्रुवका दुई हातहरू बीच उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू देखाउँछ।यस उदाहरणको लागि, हामी मानौं कि बनाइएको विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको संख्या 3 हो। चक्रको अर्को चौथाईमा, मूल तीन विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूले अर्को λ∕4 (प्रारम्भिक बिन्दुबाट कुल λ∕2) सार्छन्, र कन्डक्टरमा चार्ज घनत्व घट्न थाल्छ।यो विपरीत शुल्क को परिचय द्वारा गठन गरिएको मान्न सकिन्छ, जसले चक्रको पहिलो आधाको अन्त्यमा कन्डक्टरमा शुल्कहरू रद्द गर्दछ।विपरित चार्जहरूद्वारा उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू 3 हुन् र λ∕4 को दूरी सार्छन्, जसलाई चित्र 6(b) मा डटेड रेखाहरूले प्रतिनिधित्व गर्दछ।
अन्तिम नतिजा पहिलो λ∕4 दूरीमा तीनवटा डाउनवर्ड इलेक्ट्रिक फिल्ड लाइनहरू छन् र दोस्रो λ∕4 दूरीमा उही संख्यामा माथिल्लो इलेक्ट्रिक फिल्ड लाइनहरू छन्।एन्टेनामा कुनै नेट चार्ज नभएकोले, विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूलाई कन्डक्टरबाट अलग गर्न र बन्द लुप बनाउन एकसाथ जोड्न बाध्य हुनुपर्छ।यो चित्र 6(c) मा देखाइएको छ।दोस्रो हाफमा, एउटै भौतिक प्रक्रिया पछ्याइएको छ, तर ध्यान दिनुहोस् कि दिशा विपरीत छ।त्यस पछि, प्रक्रिया दोहोर्याइएको छ र अनिश्चित कालसम्म जारी रहन्छ, चित्र 4 जस्तै विद्युतीय क्षेत्र वितरण बनाउँछ।
चित्र 6
एन्टेना बारे थप जान्नको लागि, कृपया भ्रमण गर्नुहोस्:
पोस्ट समय: जुन-20-2024
