Linapokujaantena, swali ambalo watu wanajali zaidi ni "Je! mionzi hupatikanaje?"Je, uwanja wa sumakuumeme unaotokana na chanzo cha mawimbi huenea vipi kupitia njia ya upitishaji na ndani ya antena, na hatimaye "kujitenga" kutoka kwa antena ili kuunda wimbi la nafasi ya bure.
1. Mionzi ya waya moja
Wacha tufikirie kuwa msongamano wa chaji, ulioonyeshwa kama qv (Coulomb/m3), unasambazwa sawasawa katika waya wa mviringo na eneo la sehemu ya msalaba ya a na kiasi cha V, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1.
Kielelezo cha 1
Jumla ya malipo Q katika kiasi cha V husogea katika mwelekeo wa z kwa kasi ya sare Vz (m/s).Inaweza kuthibitishwa kuwa wiani wa sasa wa Jz kwenye sehemu ya msalaba wa waya ni:
Jz = qv vz (1)
Ikiwa waya imetengenezwa na kondakta bora, wiani wa sasa Js kwenye uso wa waya ni:
Js = qs vz (2)
Ambapo qs ni msongamano wa malipo ya uso.Ikiwa waya ni nyembamba sana (kwa kweli, radius ni 0), sasa kwenye waya inaweza kuonyeshwa kama:
Iz = ql vz (3)
Ambapo ql (coulomb/mita) ni malipo kwa kila urefu wa kitengo.
Tunahusika hasa na waya nyembamba, na hitimisho linatumika kwa kesi tatu hapo juu.Ikiwa mkondo wa sasa unatofautiana wakati, derivative ya fomula (3) kuhusiana na wakati ni kama ifuatavyo:
(4)
az ni kuongeza kasi ya malipo.Ikiwa urefu wa waya ni l, (4) inaweza kuandikwa kama ifuatavyo:
(5)
Equation (5) ni uhusiano wa kimsingi kati ya sasa na chaji, na pia uhusiano wa kimsingi wa mionzi ya sumakuumeme.Kuweka tu, ili kuzalisha mionzi, lazima kuwe na sasa ya kutofautiana kwa wakati au kuongeza kasi (au kupunguza kasi) ya malipo.Kwa kawaida tunataja matumizi ya sasa katika wakati-harmoniki, na malipo hutajwa mara nyingi katika programu za muda mfupi.Ili kuzalisha kuongeza kasi ya chaji (au kupunguza kasi), waya lazima ipindwe, ikunjwe na isiendelee.Chaji inapozunguka katika mwendo wa usawaziko wa saa, pia itazalisha kuongeza kasi ya malipo ya mara kwa mara (au kupunguza kasi) au sasa inayobadilika wakati.Kwa hivyo:
1) Ikiwa malipo hayatasonga, hakutakuwa na sasa na hakuna mionzi.
2) Ikiwa malipo yanasonga kwa kasi ya mara kwa mara:
a.Ikiwa waya ni sawa na urefu usio na kipimo, hakuna mionzi.
b.Ikiwa waya imepinda, kukunjwa, au imezimwa, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2, kuna mionzi.
3) Ikiwa chaji itazunguka kwa muda, chaji itaangaza hata kama waya ni sawa.
Kielelezo cha 2
Uelewa wa ubora wa utaratibu wa mionzi unaweza kupatikana kwa kuangalia chanzo cha mapigo kilichounganishwa na waya wazi ambayo inaweza kuwekwa msingi kupitia mzigo kwenye ncha yake iliyo wazi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2 (d).Wakati waya inapowezeshwa hapo awali, malipo (elektroni za bure) kwenye waya huwekwa kwa mwendo na mistari ya shamba ya umeme inayotokana na chanzo.Chaji zinapoongezwa kasi kwenye mwisho wa waya na kupunguzwa kasi (kuongeza kasi hasi ikilinganishwa na mwendo wa asili) zinapoakisiwa mwisho wake, uga wa mionzi huzalishwa kwenye ncha zake na kwenye sehemu nyingine ya waya.Uharakishaji wa malipo unakamilishwa na chanzo cha nje cha nguvu ambacho huweka mashtaka katika mwendo na hutoa uwanja unaohusishwa wa mionzi.Kupungua kwa kasi kwa malipo katika mwisho wa waya kunatimizwa na nguvu za ndani zinazohusiana na shamba lililosababishwa, ambalo linasababishwa na mkusanyiko wa malipo ya kujilimbikizia mwisho wa waya.Vikosi vya ndani hupata nishati kutokana na mkusanyiko wa chaji kadri kasi yake inavyopungua hadi sifuri kwenye ncha za waya.Kwa hiyo, kuongeza kasi ya mashtaka kutokana na msisimko wa shamba la umeme na kupungua kwa kasi kwa malipo kutokana na kutoendelea au curve laini ya impedance ya waya ni taratibu za kizazi cha mionzi ya umeme.Ingawa msongamano wa sasa (Jc) na msongamano wa chaji (qv) ni maneno chanzo katika milinganyo ya Maxwell, malipo yanazingatiwa kuwa kiasi cha kimsingi zaidi, hasa kwa sehemu za muda mfupi.Ingawa maelezo haya ya mionzi hutumiwa hasa kwa hali ya muda mfupi, inaweza pia kutumika kuelezea mionzi ya hali ya utulivu.
Kupendekeza kadhaa borabidhaa za antennakutengenezwa naRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4(0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Mionzi ya waya mbili
Unganisha chanzo cha volti kwenye laini ya upitishaji ya kondakta mbili iliyounganishwa na antena, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3(a).Kuweka voltage kwenye mstari wa waya mbili hutoa shamba la umeme kati ya waendeshaji.Mistari ya uwanja wa umeme hufanya kazi kwenye elektroni za bure (zilizotenganishwa kwa urahisi na atomi) zilizounganishwa kwa kila kondakta na kuwalazimisha kusonga.Harakati ya chaji huzalisha sasa, ambayo kwa upande huzalisha shamba la sumaku.
Kielelezo cha 3
Tumekubali kuwa njia za uga wa umeme huanza na chaji chanya na kuishia na chaji hasi.Bila shaka, wanaweza pia kuanza na malipo mazuri na kuishia kwa ukomo;au anza kwa ukomo na kuishia na mashtaka hasi;au kuunda vitanzi vilivyofungwa ambavyo havianzii wala kuishia na malipo yoyote.Mistari ya uga wa sumaku kila mara huunda vitanzi vilivyofungwa karibu na vikondakta vinavyobeba sasa kwa sababu hakuna chaji za sumaku katika fizikia.Katika baadhi ya fomula za hisabati, chaji sawa za sumaku na mikondo ya sumaku huletwa ili kuonyesha uwili kati ya suluhu zinazohusisha nguvu na vyanzo vya sumaku.
Mistari ya uwanja wa umeme inayotolewa kati ya waendeshaji wawili husaidia kuonyesha usambazaji wa malipo.Ikiwa tunadhani kuwa chanzo cha voltage ni sinusoidal, tunatarajia shamba la umeme kati ya waendeshaji pia kuwa sinusoidal na kipindi sawa na cha chanzo.Ukubwa wa jamaa wa nguvu za uwanja wa umeme unawakilishwa na wiani wa mistari ya shamba la umeme, na mishale inaonyesha mwelekeo wa jamaa (chanya au hasi).Uzalishaji wa mashamba ya umeme na sumaku yanayotofautiana wakati kati ya kondakta huunda wimbi la sumakuumeme ambalo huenea kando ya njia ya upokezaji, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3(a).Wimbi la sumakuumeme huingia kwenye antenna na malipo na sasa inayolingana.Ikiwa tunaondoa sehemu ya muundo wa antenna, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3 (b), wimbi la nafasi ya bure linaweza kuundwa kwa "kuunganisha" ncha zilizo wazi za mistari ya shamba la umeme (inavyoonyeshwa na mistari ya dotted).Wimbi la nafasi ya bure pia ni mara kwa mara, lakini hatua ya awamu ya mara kwa mara P0 inakwenda nje kwa kasi ya mwanga na husafiri umbali wa λ/2 (hadi P1) katika nusu ya muda.Karibu na antenna, hatua ya awamu ya mara kwa mara P0 inakwenda kwa kasi zaidi kuliko kasi ya mwanga na inakaribia kasi ya mwanga kwenye pointi mbali na antenna.Mchoro wa 4 unaonyesha usambazaji wa uwanja wa umeme wa nafasi ya bure wa antena λ∕2 katika t = 0, t/8, t/4, na 3T/8.
Mchoro 4 Usambazaji wa uwanja wa umeme wa nafasi ya bure wa antena λ∕2 kwa t = 0, t/8, t/4 na 3T/8
Haijulikani jinsi mawimbi yaliyoongozwa yanatenganishwa na antenna na hatimaye hutengenezwa ili kuenea katika nafasi ya bure.Tunaweza kulinganisha mawimbi ya nafasi ya kuongozwa na ya bure kwa mawimbi ya maji, ambayo yanaweza kusababishwa na jiwe lililoanguka kwenye mwili wa utulivu wa maji au kwa njia nyingine.Mara tu usumbufu katika maji unapoanza, mawimbi ya maji yanazalishwa na kuanza kuenea nje.Hata fujo ikisimama, mawimbi hayasimami bali yanaendelea kueneza mbele.Ikiwa usumbufu unaendelea, mawimbi mapya yanazalishwa mara kwa mara, na uenezi wa mawimbi haya huwa nyuma ya mawimbi mengine.
Vile vile ni kweli kwa mawimbi ya sumakuumeme yanayotokana na usumbufu wa umeme.Ikiwa usumbufu wa awali wa umeme kutoka kwa chanzo ni wa muda mfupi, mawimbi ya sumakuumeme yanayozalishwa huenea ndani ya njia ya upitishaji, kisha ingiza antena, na hatimaye kuangaza kama mawimbi ya nafasi huru, ingawa msisimko haupo tena (kama vile mawimbi ya maji). na usumbufu walioufanya).Ikiwa usumbufu wa umeme unaendelea, mawimbi ya sumakuumeme yapo kila wakati na kufuata kwa karibu nyuma yao wakati wa uenezi, kama inavyoonyeshwa kwenye antenna ya biconical iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 5. Wakati mawimbi ya sumakuumeme yapo ndani ya mistari ya upitishaji na antena, kuwepo kwao kunahusiana na kuwepo kwa umeme. malipo ndani ya kondakta.Hata hivyo, wakati mawimbi yanapigwa, huunda kitanzi kilichofungwa na hakuna malipo ya kudumisha kuwepo kwao.Hii inatupeleka kwenye hitimisho kwamba:
Kusisimua kwa shamba kunahitaji kuongeza kasi na kupunguza kasi ya malipo, lakini matengenezo ya shamba hauhitaji kuongeza kasi na kupunguza kasi ya malipo.
Kielelezo cha 5
3. Dipole Radiation
Tunajaribu kuelezea utaratibu ambao mistari ya uwanja wa umeme hutengana na antenna na kuunda mawimbi ya nafasi ya bure, na kuchukua antenna ya dipole kama mfano.Ingawa ni maelezo yaliyorahisishwa, pia huwawezesha watu kuona kwa urahisi kizazi cha mawimbi ya nafasi huru.Kielelezo 6(a) kinaonyesha njia za uga za umeme zinazozalishwa kati ya mikono miwili ya dipole wakati mistari ya sehemu ya umeme inaposogea nje kwa λ∕4 katika robo ya kwanza ya mzunguko.Kwa mfano huu, hebu tuchukue kwamba idadi ya mistari ya shamba la umeme inayoundwa ni 3. Katika robo inayofuata ya mzunguko, mistari mitatu ya awali ya uwanja wa umeme huhamisha mwingine λ∕4 (jumla ya λ∕2 kutoka mahali pa kuanzia), na wiani wa malipo kwenye kondakta huanza kupungua.Inaweza kuchukuliwa kuwa imeundwa kwa kuanzishwa kwa mashtaka kinyume, ambayo kufuta mashtaka kwa kondakta mwishoni mwa nusu ya kwanza ya mzunguko.Laini za uwanja wa umeme zinazozalishwa na chaji kinyume ni 3 na kusonga umbali wa λ∕4, ambayo inawakilishwa na mistari ya nukta kwenye Mchoro 6(b).
Matokeo ya mwisho ni kwamba kuna mistari mitatu ya chini ya uwanja wa umeme katika umbali wa kwanza λ∕4 na idadi sawa ya mistari ya juu ya uwanja wa umeme katika umbali wa pili λ∕4.Kwa kuwa hakuna malipo ya wavu kwenye antenna, mistari ya shamba la umeme lazima ilazimishwe kutengana na kondakta na kuchanganya pamoja ili kuunda kitanzi kilichofungwa.Hii imeonyeshwa kwenye Mchoro 6(c).Katika nusu ya pili, mchakato huo wa kimwili unafuatwa, lakini kumbuka kuwa mwelekeo ni kinyume.Baada ya hayo, mchakato huo unarudiwa na unaendelea kwa muda usiojulikana, na kutengeneza usambazaji wa shamba la umeme sawa na Mchoro 4.
Kielelezo cha 6
Ili kujifunza zaidi kuhusu antena, tafadhali tembelea:
Muda wa kutuma: Juni-20-2024
