Кеп келгендеантенналар, адамдарды эң көп тынчсыздандырган суроо - "Радиация чындыгында кантип пайда болот?" Сигнал булагы тарабынан пайда болгон электромагниттик талаа берүү линиясы аркылуу жана антеннанын ичинде кантип тарайт жана акырында антеннадан "бөлүнүп", эркин мейкиндик толкунун пайда кылат.
1. Бир зымдуу нурлануу
1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, qv (Кулон/м3) менен туюнтулган заряддын тыгыздыгы кесилиш аянты a жана көлөмү V болгон тегерек зымда бирдей бөлүштүрүлгөн деп коёлу.
1-сүрөт
V көлөмдөгү жалпы заряд Q z багытында бирдей Vz (м/с) ылдамдыкта кыймылдайт. Зымдын кесилишиндеги токтун тыгыздыгы Jz төмөнкүдөй экенин далилдөөгө болот:
Jz = qv vz (1)
Эгерде зым идеалдуу өткөргүчтөн жасалган болсо, анда зымдын бетиндеги токтун тыгыздыгы Js төмөнкүдөй болот:
Js = qs vz (2)
мында qs - беттик заряддын тыгыздыгы. Эгерде зым өтө ичке болсо (идеалдуу түрдө радиусу 0 болсо), зымдагы ток күчүн төмөнкүдөй туюнтса болот:
Iz = ql vz (3)
мында ql (кулон/метр) - узундук бирдигине туура келген заряд.
Биз негизинен ичке зымдарга көңүл буруп жатабыз жана тыянактар жогорудагы үч учурга тиешелүү. Эгерде ток күчү убакыт боюнча өзгөрсө, (3) формуланын убакытка карата туундусу төмөнкүдөй болот:
(4)
az - заряддын ылдамдануусу. Эгерде зымдын узундугу l болсо, (4) төмөнкүдөй жазылышы мүмкүн:
(5)
(5) теңдеме ток менен заряддын ортосундагы негизги байланышты, ошондой эле электромагниттик нурлануунун негизги байланышын билдирет. Жөнөкөй сөз менен айтканда, нурланууну пайда кылуу үчүн убакыт боюнча өзгөрүп туруучу ток же заряддын ылдамдануусу (же басаңдашы) болушу керек. Биз көбүнчө убакыт-гармоникалык колдонмолордо ток жөнүндө айтабыз, ал эми заряд көбүнчө өткөөл колдонмолордо айтылат. Заряддын ылдамдануусун (же басаңдашын) пайда кылуу үчүн зым ийилип, бүктөлүп жана үзгүлтүккө учурашы керек. Заряд убакыт-гармоникалык кыймылда термелгенде, ал ошондой эле мезгилдүү заряддын ылдамдануусун (же басаңдашын) же убакыт боюнча өзгөрүп туруучу токту пайда кылат. Ошондуктан:
1) Эгерде заряд кыймылдабаса, ток да, нурлануу да болбойт.
2) Эгерде заряд туруктуу ылдамдыкта кыймылдаса:
а. Эгерде зым түз жана чексиз узундукта болсо, анда нурлануу болбойт.
b. Эгерде зым 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй ийилген, бүктөлгөн же үзгүлтүктүү болсо, анда нурлануу бар.
3) Эгерде заряд убакыттын өтүшү менен термелсе, зым түз болсо дагы, заряд нурланат.
2-сүрөт
Нурлануу механизмин сапаттык жактан түшүнүү үчүн, 2(d)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ачык учундагы жүк аркылуу жерге туташтырыла турган ачык зымга туташтырылган импульстук булакты карап көрүүгө болот. Зым башында кубатталганда, зымдагы заряддар (эркин электрондор) булак тарабынан пайда болгон электр талаасынын күч сызыктары менен кыймылга келет. Зымдын булак учунда заряддар ылдамданып, анын учунда чагылышканда жайлаганда (баштапкы кыймылга салыштырмалуу терс ылдамдануу), анын учтарында жана зымдын калган бөлүгү боюнча нурлануу талаасы пайда болот. Заряддардын ылдамдануусу заряддарды кыймылга келтирүүчү жана тиешелүү нурлануу талаасын пайда кылуучу тышкы күч булагы тарабынан ишке ашырылат. Зымдын учтарындагы заряддардын жайлашы индукцияланган талаа менен байланышкан ички күчтөр тарабынан ишке ашырылат, ал зымдын учтарында концентрацияланган заряддардын топтолушунан келип чыгат. Ички күчтөр зымдын учтарында ылдамдыгы нөлгө чейин төмөндөгөндө заряддын топтолушунан энергия алышат. Ошондуктан, электр талаасынын козголушунан улам заряддардын ылдамданышы жана зымдын импедансынын үзгүлтүктүүлүгүнөн же жылмакай ийри сызыгынан улам заряддардын жайлашы электромагниттик нурлануунун пайда болуу механизмдери болуп саналат. Максвеллдин теңдемелеринде токтун тыгыздыгы (Jc) жана заряддын тыгыздыгы (qv) экөө тең булак терминдери болгону менен, заряд, айрыкча өткөөл талаалар үчүн, фундаменталдуу чоңдук деп эсептелет. Нурлануунун бул түшүндүрмөсү негизинен өткөөл абалдар үчүн колдонулганы менен, аны туруктуу абалдагы нурланууну түшүндүрүү үчүн да колдонсо болот.
Бир нече мыкты сунуштаймантенна буюмдарытарабынан өндүрүлгөнРФМИСО:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2 ГГц)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Эки зымдуу нурлануу
3(а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, чыңалуу булагын антеннага туташтырылган эки өткөргүчтүү берүү линиясына туташтырыңыз. Эки зымдуу линияга чыңалуу берүү өткөргүчтөрдүн ортосунда электр талаасын пайда кылат. Электр талаасынын күч сызыктары ар бир өткөргүчкө туташкан эркин электрондорго (атомдордон оңой бөлүнгөн) таасир этет жана аларды кыймылга мажбурлайт. Заряддардын кыймылы токту пайда кылат, ал өз кезегинде магнит талаасын пайда кылат.
3-сүрөт
Биз электр талаасынын күч сызыктары оң заряддардан башталып, терс заряддар менен аяктайт деп кабыл алдык. Албетте, алар оң заряддардан башталып, чексиздикте аякташы мүмкүн; же чексиздикте башталып, терс заряддар менен аякташы мүмкүн; же эч кандай заряддар менен башталбаган жана аяктабаган жабык циклдерди түзүшү мүмкүн. Магнит талаасынын күч сызыктары физикада магниттик заряддар жок болгондуктан, ар дайым ток өткөргүчтөрдүн айланасында жабык циклдерди түзөт. Айрым математикалык формулаларда кубаттуулук жана магниттик булактарды камтыган чечимдердин ортосундагы дуализмди көрсөтүү үчүн эквиваленттүү магниттик заряддар жана магниттик токтор киргизилген.
Эки өткөргүчтүн ортосунда тартылган электр талаасынын сызыктары заряддын бөлүштүрүлүшүн көрсөтүүгө жардам берет. Эгерде биз чыңалуу булагы синусоидалык деп эсептесек, анда өткөргүчтөрдүн ортосундагы электр талаасы да синусоидалык болот деп күтөбүз, анын периоду булактын периодуна барабар. Электр талаасынын күчүнүн салыштырмалуу чоңдугу электр талаасынын тыгыздыгы менен көрсөтүлөт, ал эми жебелер салыштырмалуу багытты (оң же терс) көрсөтөт. Өткөргүчтөрдүн ортосундагы убакыт боюнча өзгөрүп турган электр жана магнит талааларынын пайда болушу 3(а) сүрөттө көрсөтүлгөндөй, берүү линиясы боюнча тараган электромагниттик толкунду түзөт. Электромагниттик толкун антеннага заряд жана ага тиешелүү ток менен кирет. Эгерде биз антеннанын түзүлүшүнүн бир бөлүгүн алып салсак, 3(б) сүрөттө көрсөтүлгөндөй, электр талаасынын ачык учтарын "туташтыруу" менен эркин мейкиндик толкуну пайда болушу мүмкүн (пункт сызыктар менен көрсөтүлгөн). Эркин мейкиндик толкуну да мезгилдүү, бирок туруктуу фазалык чекит P0 жарык ылдамдыгы менен сыртка жылып, жарым убакыт аралыгында λ/2 (P1ге чейин) аралыкты басып өтөт. Антеннанын жанында туруктуу фазалык чекит P0 жарыктын ылдамдыгынан тезирээк кыймылдайт жана антеннадан алыс жайгашкан чекиттердеги жарыктын ылдамдыгына жакындайт. 4-сүрөттө λ∕2 антеннанын t = 0, t/8, t/4 жана 3T/8 учурундагы эркин мейкиндиктеги электр талаасынын бөлүштүрүлүшү көрсөтүлгөн.
4-сүрөт. λ∕2 антеннасынын t = 0, t/8, t/4 жана 3T/8 учурундагы эркин мейкиндиктеги электр талаасынын бөлүштүрүлүшү
Багытталган толкундар антеннадан кантип бөлүнүп, акырында эркин мейкиндикте таралуу үчүн кантип пайда болгону белгисиз. Багытталган жана эркин мейкиндик толкундарын суу толкундары менен салыштыра алабыз, алар тынч суу объектисине таштын түшүп кетишинен же башка жолдор менен пайда болушу мүмкүн. Сууда толкундар пайда болгондон кийин, суу толкундары пайда болуп, сыртка тарай баштайт. Эгерде толкундар токтосо да, толкундар токтобой, алдыга тарай берет. Эгерде толкундар улана берсе, жаңы толкундар тынымсыз пайда болот жана бул толкундардын таралышы башка толкундардан артта калат.
Электрдик толкундардын таасиринен пайда болгон электромагниттик толкундар үчүн да ушундай. Эгерде булактан келген баштапкы электрдик толкундар кыска мөөнөттүү болсо, пайда болгон электромагниттик толкундар берүү линиясынын ичинде тарайт, андан кийин антеннага кирет жана акырында козголуу жок болсо да (суу толкундары жана алар жараткан толкундар сыяктуу эле) эркин мейкиндик толкундары катары нурланат. Эгерде электрдик толкундар үзгүлтүксүз болсо, электромагниттик толкундар үзгүлтүксүз пайда болот жана 5-сүрөттө көрсөтүлгөн эки конустук антеннада көрсөтүлгөндөй, алардын артынан ээрчийт. Электромагниттик толкундар берүү линияларынын жана антенналардын ичинде болгондо, алардын болушу өткөргүчтүн ичиндеги электр зарядынын болушу менен байланыштуу. Бирок, толкундар нурланганда, алар жабык циклди түзөт жана алардын жашоосун сактап калуу үчүн эч кандай заряд жок. Бул бизди төмөнкү жыйынтыкка алып келет:
Талааны козгоо заряддын ылдамдануусун жана жайлашын талап кылат, бирок талааны кармап туруу заряддын ылдамдануусун жана жайлашын талап кылбайт.
5-сүрөт
3. Диполдук нурлануу
Биз электр талаасынын күч сызыктары антеннадан кантип ажырап, эркин мейкиндик толкундарын пайда кылган механизмди түшүндүрүүгө аракет кылабыз жана диполь антеннасын мисал катары алалы. Бул жөнөкөйлөштүрүлгөн түшүндүрмө болгону менен, ал адамдарга эркин мейкиндик толкундарынын пайда болушун интуитивдик түрдө көрүүгө мүмкүндүк берет. 6(а)-сүрөттө циклдин биринчи чейрегинде электр талаасынын күч сызыктары λ∕4 сыртка жылганда диполдун эки колу ортосунда пайда болгон электр талаасынын күч сызыктары көрсөтүлгөн. Бул мисал үчүн, пайда болгон электр талаасынын күч сызыктарынын саны 3 деп эсептейли. Циклдин кийинки чейрегинде баштапкы үч электр талаасынын күч сызыгы дагы бир λ∕4 жылдырат (баштапкы чекиттен жалпысынан λ∕2) жана өткөргүчтөгү заряддын тыгыздыгы төмөндөй баштайт. Ал карама-каршы заряддардын киргизилиши менен пайда болгон деп эсептесе болот, алар циклдин биринчи жарымынын аягында өткөргүчтөгү заряддарды жокко чыгарат. Карама-каршы заряддар тарабынан пайда болгон электр талаасынын күч сызыктары 3кө барабар жана λ∕4 аралыкты жылдырат, бул 6(b)-сүрөттө пунктир сызыктар менен көрсөтүлгөн.
Акыркы натыйжада, биринчи λ∕4 аралыкта үч ылдый карай электр талаасынын күч сызыгы жана экинчи λ∕4 аралыкта бирдей сандагы өйдө карай электр талаасынын күч сызыктары бар. Антеннада таза заряд жок болгондуктан, электр талаасынын күч сызыктары өткөргүчтөн бөлүнүп, биригип, жабык циклди түзүүгө аргасыз болушу керек. Бул 6(c)-сүрөттө көрсөтүлгөн. Экинчи жарымында ошол эле физикалык процесс аткарылат, бирок багыт карама-каршы экенин эске алыңыз. Андан кийин, процесс кайталанат жана чексиз уланат, 4-сүрөткө окшош электр талаасынын бөлүштүрүлүшүн түзөт.
6-сүрөт
Антенналар жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн, төмөнкү дарекке кириңиз:
Жарыяланган убактысы: 20-июнь, 2024-жыл
