तो येतो तेव्हाअँटेना, लोकांना सर्वात जास्त चिंता असलेला प्रश्न म्हणजे "रेडिएशन प्रत्यक्षात कसे प्राप्त होते?" सिग्नल स्त्रोताद्वारे तयार केलेले इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड ट्रान्समिशन लाइनद्वारे आणि अँटेनाच्या आत कसे प्रसारित होते आणि शेवटी एक मुक्त स्पेस वेव्ह तयार करण्यासाठी अँटेनापासून "वेगळे" होते.
1. सिंगल वायर रेडिएशन
आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, चार्ज घनता, qv (Coulomb/m3) म्हणून व्यक्त केलेली, a चे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफळ आणि V च्या व्हॉल्यूमसह वर्तुळाकार वायरमध्ये समान रीतीने वितरित केली जाते असे गृहीत धरू.
आकृती 1
व्हॉल्यूम V मधील एकूण चार्ज Q एकसमान वेग Vz (m/s) ने z दिशेने फिरतो. हे सिद्ध केले जाऊ शकते की वायरच्या क्रॉस सेक्शनवरील वर्तमान घनता Jz आहे:
Jz = qv vz （1）
जर वायर आदर्श कंडक्टरने बनलेली असेल, तर वायरच्या पृष्ठभागावरील वर्तमान घनता Js आहे:
Js = qs vz （2）
जेथे qs ही पृष्ठभागावरील चार्ज घनता आहे. जर वायर खूप पातळ असेल (आदर्शपणे, त्रिज्या 0 असेल), तर वायरमधील विद्युत् प्रवाह याप्रमाणे व्यक्त केला जाऊ शकतो:
Iz = ql vz (3)
जेथे ql (कुलॉम्ब/मीटर) हे प्रति युनिट लांबीचे शुल्क आहे.
आम्ही प्रामुख्याने पातळ वायर्सशी संबंधित आहोत आणि निष्कर्ष वरील तीन प्रकरणांवर लागू होतात. जर वर्तमान वेळ-वेरंग असेल तर, वेळेच्या संदर्भात सूत्र (3) चे व्युत्पन्न खालीलप्रमाणे आहे:
(४)
az चार्ज प्रवेग आहे. वायरची लांबी l असल्यास, (4) खालीलप्रमाणे लिहिता येईल:
(५)
समीकरण (5) हे विद्युत् प्रवाह आणि शुल्क यांच्यातील मूलभूत संबंध आहे, तसेच विद्युत चुंबकीय विकिरणाचा मूलभूत संबंध आहे. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, किरणोत्सर्ग निर्माण करण्यासाठी, वेळेनुसार बदलणारे विद्युत् प्रवाह किंवा प्रवेग (किंवा कमी होणे) चार्ज असणे आवश्यक आहे. आम्ही सहसा वेळ-हार्मोनिक ऍप्लिकेशन्समध्ये करंटचा उल्लेख करतो आणि चार्ज बहुतेक वेळा क्षणिक ऍप्लिकेशन्समध्ये नमूद केला जातो. चार्ज प्रवेग (किंवा कमी होणे) निर्माण करण्यासाठी, वायर वाकलेली, दुमडलेली आणि खंडित असणे आवश्यक आहे. जेव्हा चार्ज वेळ-हार्मोनिक गतीमध्ये दोलायमान होतो, तेव्हा ते नियतकालिक चार्ज प्रवेग (किंवा कमी होणे) किंवा वेळ-भिन्न प्रवाह देखील तयार करेल. म्हणून:
1) जर चार्ज हलला नाही तर विद्युत प्रवाह आणि रेडिएशन होणार नाही.
2) जर चार्ज स्थिर वेगाने फिरत असेल तर:
a जर वायर सरळ आणि अनंत लांबीची असेल तर रेडिएशन नसते.
b आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे वायर वाकलेली, दुमडलेली किंवा खंडित असल्यास, रेडिएशन होते.
3) जर चार्ज कालांतराने दोलायमान होत असेल तर वायर सरळ असली तरीही चार्ज रेडिएट होईल.
आकृती 2
आकृती 2(d) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, ओपन वायरशी जोडलेल्या स्पंदित स्त्रोताकडे पाहून रेडिएशन यंत्रणेची गुणात्मक समज मिळवता येते. जेव्हा वायरला सुरुवातीस ऊर्जा दिली जाते, तेव्हा वायरमधील चार्जेस (फ्री इलेक्ट्रॉन) स्त्रोताद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या इलेक्ट्रिक फील्ड लाइन्सद्वारे गतीमध्ये सेट केले जातात. वायरच्या स्रोताच्या शेवटी चार्जेस प्रवेगित केल्यामुळे आणि त्याच्या शेवटी परावर्तित केल्यावर त्याचा वेग कमी होतो (मूळ गतीशी संबंधित नकारात्मक प्रवेग), त्याच्या टोकाला आणि उर्वरित वायरच्या बाजूने रेडिएशन फील्ड तयार होते. शुल्काचा प्रवेग शक्तीच्या बाह्य स्त्रोताद्वारे पूर्ण केला जातो जो चार्जेस गतीमध्ये सेट करतो आणि संबंधित रेडिएशन फील्ड तयार करतो. वायरच्या टोकावरील चार्जेस कमी होणे प्रेरित फील्डशी संबंधित अंतर्गत शक्तींद्वारे पूर्ण केले जाते, जे वायरच्या टोकांवर केंद्रित शुल्क जमा झाल्यामुळे होते. अंतर्गत शक्तींना चार्ज जमा झाल्यापासून ऊर्जा मिळते कारण त्याचा वेग वायरच्या टोकाला शून्यावर येतो. म्हणून, विद्युत क्षेत्राच्या उत्तेजनामुळे शुल्काचा प्रवेग आणि वायर प्रतिबाधाच्या विस्कळीतपणामुळे किंवा गुळगुळीत वळणामुळे शुल्क कमी होणे ही इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन निर्मितीची यंत्रणा आहे. जरी मॅक्सवेलच्या समीकरणांमध्ये वर्तमान घनता (Jc) आणि चार्ज घनता (qv) दोन्ही स्त्रोत संज्ञा आहेत, विशेषत: क्षणिक क्षेत्रांसाठी शुल्क हे अधिक मूलभूत प्रमाण मानले जाते. जरी किरणोत्सर्गाचे हे स्पष्टीकरण मुख्यत्वे क्षणिक अवस्थांसाठी वापरले जात असले तरी ते स्थिर-अवस्थेचे विकिरण स्पष्ट करण्यासाठी देखील वापरले जाऊ शकते.
अनेक उत्कृष्ट शिफारस कराअँटेना उत्पादनेद्वारे उत्पादितRFMISO:
RM-टीसीआर४०६.४
RM-BCA082-4 (0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. दोन-वायर रेडिएशन
आकृती 3(a) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, अँटेनाला जोडलेल्या दोन-कंडक्टर ट्रान्समिशन लाइनशी व्होल्टेज स्त्रोत कनेक्ट करा. दोन-वायर लाइनवर व्होल्टेज लागू केल्याने कंडक्टरमध्ये विद्युत क्षेत्र निर्माण होते. विद्युत क्षेत्र रेषा प्रत्येक कंडक्टरशी जोडलेल्या मुक्त इलेक्ट्रॉन्सवर (अणूपासून सहज विभक्त) कार्य करतात आणि त्यांना हलवण्यास भाग पाडतात. शुल्काची हालचाल विद्युत प्रवाह निर्माण करते, ज्यामुळे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते.
आकृती 3
आम्ही मान्य केले आहे की विद्युत क्षेत्र रेषा सकारात्मक शुल्काने सुरू होतात आणि ऋण शुल्कासह समाप्त होतात. अर्थात, ते सकारात्मक शुल्कासह देखील सुरू होऊ शकतात आणि अनंतापर्यंत समाप्त होऊ शकतात; किंवा अनंतापासून प्रारंभ करा आणि ऋण शुल्कासह समाप्त करा; किंवा बंद लूप तयार करा जे कोणत्याही शुल्कासह सुरू किंवा समाप्त होत नाहीत. चुंबकीय क्षेत्र रेषा नेहमी विद्युत वाहक कंडक्टरभोवती बंद लूप तयार करतात कारण भौतिकशास्त्रात कोणतेही चुंबकीय शुल्क नसतात. काही गणितीय सूत्रांमध्ये, समतुल्य चुंबकीय शुल्क आणि चुंबकीय प्रवाह हे सामर्थ्य आणि चुंबकीय स्त्रोतांचा समावेश असलेल्या सोल्यूशन्समधील द्वैत दर्शविण्यासाठी सादर केले जातात.
दोन कंडक्टरमध्ये काढलेल्या विद्युत क्षेत्र रेषा चार्जचे वितरण दर्शविण्यास मदत करतात. जर आपण असे गृहीत धरले की व्होल्टेज स्त्रोत सायनसॉइडल आहे, तर कंडक्टरमधील विद्युत क्षेत्र देखील स्त्रोताच्या समान कालावधीसह सायनसॉइडल असावे अशी अपेक्षा करतो. विद्युत क्षेत्राच्या सामर्थ्याची सापेक्ष विशालता विद्युत क्षेत्राच्या रेषांच्या घनतेने दर्शविली जाते आणि बाण संबंधित दिशा (सकारात्मक किंवा नकारात्मक) दर्शवतात. आकृती 3(a) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, कंडक्टर्समधील विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांची निर्मिती वेळ-वेगवेगळ्या विद्युत चुंबकीय लहरी बनवते जी ट्रान्समिशन लाइनच्या बाजूने पसरते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्ह ॲन्टीनामध्ये चार्ज आणि संबंधित प्रवाहासह प्रवेश करते. आकृती 3(b) मध्ये दाखवल्याप्रमाणे जर आपण अँटेना संरचनेचा काही भाग काढून टाकला, तर इलेक्ट्रिक फील्ड लाइन्सच्या उघड्या टोकांना (बिंदू असलेल्या रेषांनी दाखविलेल्या) "कनेक्ट" करून एक मुक्त-स्पेस वेव्ह तयार होऊ शकते. फ्री-स्पेस वेव्ह देखील नियतकालिक असते, परंतु स्थिर-टप्प्याचा बिंदू P0 प्रकाशाच्या वेगाने बाहेरच्या दिशेने सरकतो आणि अर्ध्या कालावधीत λ/2 (P1 ते) अंतर प्रवास करतो. अँटेनाजवळ, स्थिर-फेज पॉइंट P0 प्रकाशाच्या वेगापेक्षा अधिक वेगाने फिरतो आणि अँटेनापासून दूर असलेल्या बिंदूंवरील प्रकाशाच्या वेगापर्यंत पोहोचतो. आकृती 4 t = 0, t/8, t/4, आणि 3T/8 वर λ∕2 अँटेनाचे मुक्त-स्पेस इलेक्ट्रिक फील्ड वितरण दर्शविते.
आकृती 4 t = 0, t/8, t/4 आणि 3T/8 वर λ∕2 अँटेनाचे मोकळ्या जागेचे विद्युत क्षेत्र वितरण
मार्गदर्शित लहरी अँटेनापासून कशा वेगळ्या केल्या जातात आणि शेवटी मोकळ्या जागेत प्रसार करण्यासाठी तयार होतात हे माहित नाही. आम्ही मार्गदर्शित आणि मोकळ्या जागेच्या लहरींची पाण्याच्या लाटांशी तुलना करू शकतो, जे पाण्याच्या शांत शरीरात किंवा इतर मार्गांनी पडलेल्या दगडामुळे होऊ शकते. एकदा का पाण्यात विस्कळीतपणा सुरू झाला की, पाण्याच्या लाटा निर्माण होतात आणि बाहेरच्या दिशेने पसरू लागतात. गडबड थांबली तरी लाटा थांबत नाहीत तर पुढे पुढे जात राहतात. हा त्रास कायम राहिल्यास सतत नवीन लहरी निर्माण होतात आणि या लहरींचा प्रसार इतर लहरींपेक्षा मागे राहतो.
विद्युत गडबडीमुळे निर्माण होणाऱ्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींबाबतही असेच आहे. जर स्त्रोतापासून सुरुवातीचा विद्युत गडबड कमी कालावधीचा असेल, तर निर्माण झालेल्या विद्युत चुंबकीय लहरी ट्रान्समिशन लाइनच्या आत पसरतात, नंतर अँटेनामध्ये प्रवेश करतात आणि शेवटी मुक्त जागेच्या लहरींच्या रूपात उत्सर्जित होतात, जरी उत्तेजितता यापुढे नसली तरीही (जसे पाण्याच्या लाटांप्रमाणे आणि त्यांनी निर्माण केलेला गोंधळ). विद्युत गडबड सतत चालू राहिल्यास, विद्युत चुंबकीय लहरी सतत अस्तित्वात असतात आणि प्रसारादरम्यान त्यांच्या मागे जवळून जातात, आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे द्विकोनिक अँटेना मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. जेव्हा विद्युत चुंबकीय लहरी ट्रान्समिशन लाईन्स आणि अँटेनाच्या आत असतात, तेव्हा त्यांचे अस्तित्व इलेक्ट्रिकच्या अस्तित्वाशी संबंधित असते. कंडक्टरच्या आत चार्ज करा. तथापि, जेव्हा लहरींचे विकिरण होते तेव्हा ते एक बंद वळण तयार करतात आणि त्यांचे अस्तित्व टिकवून ठेवण्यासाठी कोणतेही शुल्क लागत नाही. हे आम्हाला निष्कर्षापर्यंत घेऊन जाते की:
फील्डच्या उत्तेजनासाठी प्रवेग आणि प्रभार कमी करणे आवश्यक आहे, परंतु फील्डच्या देखभालीसाठी प्रवेग आणि शुल्क कमी करणे आवश्यक नाही.
आकृती 5
3. द्विध्रुवीय विकिरण
विद्युत क्षेत्राच्या रेषा ज्या यंत्राद्वारे अँटेनापासून दूर जातात आणि मुक्त-अंतराळ लाटा तयार करतात ते स्पष्ट करण्याचा आम्ही प्रयत्न करतो आणि उदाहरण म्हणून द्विध्रुवीय अँटेना घेऊ. जरी हे एक सरलीकृत स्पष्टीकरण आहे, तरीही ते लोकांना मुक्त-स्पेस लहरींची निर्मिती अंतर्ज्ञानाने पाहण्यास सक्षम करते. आकृती 6(a) द्विध्रुवाच्या दोन भुजांमध्ये निर्माण होणाऱ्या विद्युत क्षेत्र रेषा दर्शविते जेव्हा विद्युत क्षेत्र रेषा सायकलच्या पहिल्या तिमाहीत λ∕4 ने बाहेरून जातात. या उदाहरणासाठी, आपण असे गृहीत धरू की विद्युत क्षेत्र रेषांची संख्या 3 आहे. सायकलच्या पुढील तिमाहीत, मूळ तीन विद्युत क्षेत्र रेषा आणखी एक λ∕4 (प्रारंभ बिंदूपासून एकूण λ∕2) हलवतात. आणि कंडक्टरवरील चार्ज घनता कमी होऊ लागते. हे उलट शुल्कांच्या परिचयाद्वारे तयार केले जाऊ शकते, जे सायकलच्या पहिल्या सहामाहीच्या शेवटी कंडक्टरवरील शुल्क रद्द करते. विरुद्ध शुल्काद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या विद्युत क्षेत्र रेषा 3 आहेत आणि λ∕4 चे अंतर हलवतात, जे आकृती 6(b) मधील ठिपके असलेल्या रेषांनी दर्शविले जाते.
अंतिम परिणाम असा आहे की पहिल्या λ∕4 अंतरामध्ये तीन अधोगामी विद्युत क्षेत्र रेषा आहेत आणि दुसऱ्या λ∕4 अंतरावर समान संख्येच्या उर्ध्वगामी विद्युत क्षेत्र रेषा आहेत. अँटेनावर निव्वळ चार्ज नसल्यामुळे, विद्युत क्षेत्राच्या ओळींना कंडक्टरपासून वेगळे करणे आणि बंद लूप तयार करण्यासाठी एकत्र जोडणे आवश्यक आहे. हे आकृती 6(c) मध्ये दाखवले आहे. दुसऱ्या सहामाहीत, त्याच भौतिक प्रक्रियेचे पालन केले जाते, परंतु लक्षात घ्या की दिशा उलट आहे. त्यानंतर, प्रक्रिया पुनरावृत्ती होते आणि अनिश्चित काळासाठी चालू राहते, आकृती 4 प्रमाणे विद्युत क्षेत्र वितरण तयार करते.
आकृती 6
अँटेनाबद्दल अधिक जाणून घेण्यासाठी, कृपया भेट द्या:
पोस्ट वेळ: जून-20-2024
