Nalika ngeunaananteneu, patarosan anu paling dipikirkeun ku jalma-jalma nyaéta "Kumaha radiasi sabenerna kahontal?" Kumaha médan éléktromagnétik anu dihasilkeun ku sumber sinyal nyebar ngaliwatan jalur transmisi sareng di jero anteneu, sareng pamustunganana "misah" ti anteneu pikeun ngabentuk gelombang rohangan bébas.
1. Radiasi kawat tunggal
Hayu urang anggap yén kapadetan muatan, anu dinyatakeun salaku qv (Coulomb/m3), kasebar rata dina kawat bunderan kalayan luas penampang a sareng volume V, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1.
Gambar 1
Muatan total Q dina volume V gerak dina arah z dina laju seragam Vz (m/s). Bisa dibuktikeun yén kapadetan arus Jz dina penampang kawat nyaéta:
Jz = qv vz （1）
Upami kawatna didamel tina konduktor anu idéal, kapadetan arus Js dina permukaan kawat nyaéta:
Js = qs vz （2）
dimana qs nyaéta kapadetan muatan permukaan. Upami kawatna ipis pisan (sacara idéal, radiusna nyaéta 0), arus dina kawat tiasa dikedalkeun sapertos kieu:
Iz = ql vz (3)
dimana ql (coulomb/meter) nyaéta muatan per satuan panjang.
Urang utamina museur kana kawat ipis, sareng kacindekanana lumaku pikeun tilu kasus di luhur. Upami arusna robih dumasar kana waktos, turunan tina rumus (3) anu aya hubunganana sareng waktos nyaéta sapertos kieu:
（4）
az nyaéta akselerasi muatan. Upami panjang kawatna l, (4) tiasa ditulis sapertos kieu:
（5）
Persamaan (5) nyaéta hubungan dasar antara arus jeung muatan, kitu ogé hubungan dasar radiasi éléktromagnétik. Sacara basajan, pikeun ngahasilkeun radiasi, kudu aya arus atawa akselerasi (atawa deselerasi) muatan anu robah-robah waktu. Urang biasana nyebutkeun arus dina aplikasi harmonik waktu, jeung muatan paling sering disebutkeun dina aplikasi transien. Pikeun ngahasilkeun akselerasi (atawa deselerasi) muatan, kawatna kudu dibengkokkeun, dilipet, jeung teu kontinyu. Nalika muatan osilasi dina gerakan harmonik waktu, éta ogé bakal ngahasilkeun akselerasi (atawa deselerasi) muatan périodik atawa arus anu robah-robah waktu. Ku kituna:
1) Upami muatan henteu gerak, moal aya arus sareng moal aya radiasi.
2) Upami muatan gerak dina laju anu tetep:
a. Upami kawatna lempeng sareng panjangna teu aya watesna, moal aya radiasi.
b. Upami kawatna bengkok, dilipet, atanapi teu kontinyu, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 2, aya radiasi.
3) Upami muatanna osilasi kana waktosna, muatan éta bakal memancar sanajan kawatna lempeng.
Gambar 2
Pamahaman kualitatif ngeunaan mékanisme radiasi tiasa diala ku cara ningali sumber pulsa anu disambungkeun kana kawat kabuka anu tiasa di-ground ngaliwatan beban dina tungtung kabuka na, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 2(d). Nalika kawat mimitina di-energikeun, muatan (éléktron bébas) dina kawat digerakkeun ku garis medan listrik anu dihasilkeun ku sumberna. Nalika muatan digancangkeun dina tungtung sumber kawat sareng dilambatkeun (akselerasi négatif relatif kana gerakan aslina) nalika dipantulkeun dina tungtungna, medan radiasi dihasilkeun dina tungtung na sareng sapanjang sésana kawat. Akselerasi muatan kahontal ku sumber gaya éksternal anu ngatur muatan dina gerakan sareng ngahasilkeun medan radiasi anu aya hubunganana. Perlambatan muatan dina tungtung kawat kahontal ku gaya internal anu aya hubunganana sareng medan induksi, anu disababkeun ku akumulasi muatan anu pekat di tungtung kawat. Gaya internal kéngingkeun énergi tina akumulasi muatan nalika kecepatanna turun ka nol di tungtung kawat. Ku kituna, akselerasi muatan alatan éksitasi médan listrik jeung perlambatan muatan alatan diskontinuitas atawa kurva lemes tina impedansi kawat mangrupa mékanisme pikeun ngahasilkeun radiasi éléktromagnétik. Sanajan duanana kapadetan arus (Jc) jeung kapadetan muatan (qv) mangrupa istilah sumber dina persamaan Maxwell, muatan dianggap kuantitas anu leuwih dasar, utamana pikeun médan transien. Sanajan katerangan radiasi ieu utamana dipaké pikeun kaayaan transien, éta ogé bisa dipaké pikeun ngajelaskeun radiasi kaayaan ajeg.
Nyarankeun sababaraha anu saéproduk anteneudiproduksi kuRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Radiasi dua kawat
Sambungkeun sumber tegangan kana jalur transmisi dua konduktor anu disambungkeun kana anteneu, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3(a). Nerapkeun tegangan kana jalur dua kawat ngahasilkeun medan listrik antara konduktor. Jalur medan listrik meta kana éléktron bébas (gampang dipisahkeun tina atom) anu disambungkeun kana unggal konduktor sareng maksa aranjeunna gerak. Gerakan muatan ngahasilkeun arus, anu antukna ngahasilkeun medan magnét.
Gambar 3
Urang geus narima yén garis médan listrik dimimitian ku muatan positif sarta réngsé ku muatan négatif. Tangtosna, éta ogé bisa dimimitian ku muatan positif sarta réngsé di takterhingga; atawa dimimitian di takterhingga sarta réngsé ku muatan négatif; atawa ngabentuk puteran katutup anu teu dimimitian atawa réngsé ku muatan naon waé. Garis médan magnét salawasna ngabentuk puteran katutup di sabudeureun konduktor anu mawa arus sabab teu aya muatan magnét dina fisika. Dina sababaraha rumus matematika, muatan magnét anu sarua jeung arus magnét diwanohkeun pikeun némbongkeun dualitas antara solusi anu ngalibatkeun daya jeung sumber magnét.
Garis médan listrik anu digambar antara dua konduktor ngabantosan nunjukkeun distribusi muatan. Upami urang nganggap yén sumber tegangan sinusoidal, urang ngarepkeun médan listrik antara konduktor ogé sinusoidal kalayan période anu sami sareng sumberna. Gedéna relatif kakuatan médan listrik digambarkeun ku kapadetan garis médan listrik, sareng panah nunjukkeun arah relatif (positip atanapi négatip). Generasi médan listrik sareng magnét anu robih waktos antara konduktor ngabentuk gelombang éléktromagnétik anu nyebar sapanjang jalur transmisi, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3(a). Gelombang éléktromagnétik asup ka anteneu kalayan muatan sareng arus anu saluyu. Upami urang miceun sabagian tina struktur anteneu, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3(b), gelombang rohangan bébas tiasa dibentuk ku "ngahubungkeun" tungtung kabuka tina garis médan listrik (dipidangkeun ku garis putus-putus). Gelombang rohangan bébas ogé périodik, tapi titik fase konstan P0 bergerak ka luar dina kecepatan cahaya sareng ngarambat jarak λ/2 (ka P1) dina satengah période waktu. Di caket anteneu, titik fase konstan P0 gerak leuwih gancang tibatan laju cahaya sareng ngadeukeutan laju cahaya dina titik-titik anu jauh ti anteneu. Gambar 4 nunjukkeun distribusi medan listrik rohangan bébas tina anteneu λ/2 dina t = 0, t/8, t/4, sareng 3T/8.
Gambar 4 Distribusi medan listrik rohangan bébas tina anteneu λ/2 dina t = 0, t/8, t/4 sareng 3T/8
Teu kanyahoan kumaha gelombang anu dipandu dipisahkeun tina anteneu sareng pamustunganana kabentuk pikeun nyebar di rohangan bébas. Urang tiasa ngabandingkeun gelombang anu dipandu sareng rohangan bébas sareng gelombang cai, anu tiasa disababkeun ku batu anu murag dina cai anu tenang atanapi ku cara anu sanés. Sakali gangguan dina cai dimimitian, gelombang cai dihasilkeun sareng mimiti nyebar ka luar. Sanaos gangguan eureun, gelombang henteu eureun tapi teras nyebar ka payun. Upami gangguan tetep aya, gelombang énggal terus dihasilkeun, sareng panyebaran gelombang ieu tinggaleun ti gelombang anu sanés.
Hal anu sami ogé leres pikeun gelombang éléktromagnétik anu dihasilkeun ku gangguan listrik. Upami gangguan listrik awal ti sumberna ngan ukur sakedap, gelombang éléktromagnétik anu dihasilkeun nyebar ka jero jalur transmisi, teras lebet ka anteneu, sareng pamustunganana nyebar salaku gelombang rohangan bébas, sanaos éksitasina teu aya deui (sapertos gelombang cai sareng gangguan anu didamelna). Upami gangguan listrik terus-terusan, gelombang éléktromagnétik aya terus-terusan sareng nuturkeun di tukangeunana nalika panyebaran, sapertos anu dipidangkeun dina anteneu bikonik anu dipidangkeun dina Gambar 5. Nalika gelombang éléktromagnétik aya di jero jalur transmisi sareng anteneu, ayana aya hubunganana sareng ayana muatan listrik di jero konduktor. Nanging, nalika gelombang diradiasi, aranjeunna ngabentuk puteran katutup sareng teu aya muatan pikeun ngajaga ayana. Ieu ngarahkeun urang kana kacindekan yén:
Éksitasi médan merlukeun akselerasi jeung deselerasi muatan, tapi pangropéa médan henteu merlukeun akselerasi jeung deselerasi muatan.
Gambar 5
3. Radiasi Dipol
Urang nyobian ngajelaskeun mékanisme kumaha garis médan listrik megatkeun tina anteneu sareng ngabentuk gelombang rohangan bébas, sareng nyandak anteneu dipol salaku conto. Sanaos éta mangrupikeun katerangan anu disederhanakeun, éta ogé ngamungkinkeun jalma pikeun sacara intuitif ningali generasi gelombang rohangan bébas. Gambar 6(a) nunjukkeun garis médan listrik anu dihasilkeun antara dua panangan dipol nalika garis médan listrik bergerak ka luar ku λ/4 dina kuartal kahiji siklus. Pikeun conto ieu, hayu urang anggap yén jumlah garis médan listrik anu kabentuk nyaéta 3. Dina kuartal salajengna siklus, tilu garis médan listrik asli ngalih deui λ/4 (total λ/2 ti titik awal), sareng kapadetan muatan dina konduktor mimiti turun. Éta tiasa dianggap kabentuk ku diwanohkeunana muatan anu sabalikna, anu ngabatalkeun muatan dina konduktor dina ahir satengah munggaran siklus. Garis médan listrik anu dihasilkeun ku muatan anu sabalikna nyaéta 3 sareng ngalih jarak λ/4, anu digambarkeun ku garis putus-putus dina Gambar 6(b).
Hasil ahirna nyaéta aya tilu garis médan listrik ka handap dina jarak λ/4 anu kahiji sareng jumlah garis médan listrik ka luhur anu sami dina jarak λ/4 anu kadua. Kusabab teu aya muatan bersih dina anteneu, garis médan listrik kedah dipaksa misah tina konduktor sareng ngahiji pikeun ngabentuk puteran katutup. Ieu dipidangkeun dina Gambar 6(c). Dina satengah kadua, prosés fisik anu sami dituturkeun, tapi perhatikeun yén arahna sabalikna. Saatos éta, prosésna diulang sareng teras-terasan tanpa wates, ngabentuk distribusi médan listrik anu sami sareng Gambar 4.
Gambar 6
Kanggo terang langkung seueur ngeunaan anteneu, mangga buka:
Waktos posting: 20-Jun-2024
