Bevezetés az antennák alapjaiból
Mentés vagy megosztás
Az elektromágnesesség rövid története
Több mint 2600 évvel ezelőtt (és valószínűleg még korábban) az ókori görögök felfedezték, hogy egy borostyándarab dörzsölte könnyű tárgyakat, például tollakat. Körülbelül ugyanabban az időben az ókori emberek felfedezték a mágneses ércet, ami egy mágneses szikla.
A tizenkilencedik század elején Hans Christian Oersted a drótot merőlegesen állította az iránytűre, és semmit sem látott. De amikor megfordította a vezetéket az iránytű nyíljával párhuzamosan, és átengedte az áramot, a tű eltolódott egy irányba. Amikor az áramot az ellenkező irányban húzta át a vezetéken, az iránytű tűje is ellentétes irányba fordult.
Ez a vezeték volt az első adó antenna, és az iránytű volt az első vevő. A tudósok abban az időben egyszerűen nem tudtak róla.
Bár nem túl elegáns, ez a kísérlet adta az ötletet arra vonatkozóan, hogyan működik az univerzum -, hogy a drótköteles töltések mágneses mezőt hoznak létre, amely merőleges a huzalra. (A tudósok hamar megtudták, hogy a karmestert körülvevő mező kör alakú, nem pedig a karmesterre merőleges egyenes.)
Ezen információk segítségével a tudósok képesek voltak leírni, hogy az elektromos és a mágneses mezők milyen hatással vannak az elektromos töltésekre, és megalapozzák az elektromágnesesség megértését.
Hamarosan Nikola Tesla laboratóriumi vezetékek nélkül meggyújtotta a lámpákat, demonstrálta az első játékfogót távirányítóval és létrehozta a váltakozó áramrendszert, amelyet ma világszerte világszerte használunk az elektromos áram továbbítására.
Kevesebb, mint egy évszázaddal az Oersted-kísérlet után Guglielmo Marconi feltalált egy módszert az első vezeték nélküli távírójelek közvetítésére az Atlanti-óceánon keresztül.
És most két évszázaddal az első kísérlet után az iránytűvel fotókat készíthetünk távoli bolygókról, és elküldhettük őket a hatalmas téren olyan eszközökre, amelyeket a kezünkben tarthatunk - és mindezt az antennáknak köszönhetően.
Összetett tömbök
A világegyetemben vannak bizonyos szabályok. Az emberek ezer évvel ezelőtt felfedezték, amikor elkezdték megkülönböztetni a gravitációt és bizonyos tárgyak képességeit, hogy vonzzák vagy elhomályozzák más tárgyakat. Ezután az emberek felfedeztek egy újabb vonzerőt és visszautasítást szabályozó szabályokat, amelyek teljesen elváltak az elsőtől.
Hullám szuperpozíció (szuperpozíció elve)
A hullámok energiát viszik át egyik helyről a másikra.
Hosszú ideig tartó épségben a medence vízének felülete lapos és rögzített lesz. Ha zavarja a vizet egy helyen, a vízmolekulák megzavarják a közeli vízmolekulákat, amelyek megzavarják a közeli vízmolekulákat és így tovább, amíg az izgalom el nem éri a medence szélét.
Az eseménysorozatot indító molekulák a helyük közelében maradnak, de az izgalom másodpercek alatt eléri a medence szélét. A hullámok energiát továbbítanak anyag átvitel nélkül.
Egy hullám a medencében
A hullámok, amint leírjuk őket, a zavarás mozgása a környezeten keresztül. Egyetlen kezdeti perturbáció vagy egymillió ilyen perturbáció vezet a láncreakcióhoz a molekulák ütközéséhez a medencében, a perturbáció terjedéséhez.
A két hullám terjedésének ábrája a medencében
Ha két hullám perturbálja ugyanazt a térterületet, azok amplitúdói összeadódnak vagy kivonódnak, ami konstruktív vagy destruktív interferenciát eredményez. Az ideiglenes kiegészítés vagy kivonás gyakorlását a szuperpozíció elvének nevezik.
A hullámok konstruktív interferenciájának grafikonja
Miután a hullámok megzavarják egy bizonyos helyet, tovább mozognak ugyanabban az irányban és ugyanolyan sebességgel, amellyel elindultak, mindaddig, amíg ugyanabban a környezetben maradnak. A sebesség és az irány megváltozhat, ha a hullám új környezetbe kerül. Hanghullámok áthaladnak a levegőn, a vízhullámok áthaladnak a folyadékokon - az anyagok, amelyeken keresztül a hullámok áthaladnak, "közepesnek" nevezik.
Az elektromágneses hullámok olyan környezetben mozoghatnak, mint a levegő és a víz, vagy a tér üressége révén - nem igényelnek olyan közegeket, amelyek az energiát egy helyről a másikra terjesztik.
Egy hullám visszaverődése
Amikor a hullámok egyik közegről a másikra átjutnak, energiájuk egy részét átruházzák, az energia egy része tükröződik, és az energiának egy részét elszivárog a környezetbe.
A két média anyagainak tulajdonságai meghatározzák az átvitel és a reflexió és a szóródás közötti összefüggést. Az anyagok tulajdonságai azt is meghatározzák, hogy a hullám visszaverődik-e.
Egy hullámimpulzus energiájának továbbítása és visszaverése Egy folyamatos incidens hullám (narancssárga) belép a tápközeg határába, ahol az energia egy része tükröződik (világos narancssárga), és az energia egy része átmegy (sötét narancssárga)
Reflexió és inverzió
Amikor a hullámok egyik médiumról a másikra terjednek, az incidens energiájának egy része tükröződik. A médiaanyagok tulajdonságaitól függően a hullámok visszaverődhetnek a visszaverődés során.
Képzeljen el egy hosszú tavaszi kötést egy oszlophoz. Ha a bal oldalon levő rugót könnyedén eltalálja, a perturbáció a rugó egész hossza mentén átterjed, amíg el nem éri az oszlopot; és ebben a pillanatban megváltoztatja az irányt, és elkezdi terjeszteni magát a másik oldalról, a jobb oldalon. Ez az inverzió.
Egy hullám visszaverődése
Vegye ugyanazt a rugót és kösse össze a kötelet, a póluson hurkolt. Ha a bal oldalon lévő rugót könnyedén eltalálja, a perturbáció a rugó egész hossza mentén terjed, amíg el nem éri a kötelet; ebben a pillanatban megváltoztatja az irányt, és elkezdi terjeszteni magát ugyanabból az oldalról, a bal oldalon.
Az inverzió hiánya a reflexióban
A tavaszi rezgések visszaverődésének megértése segít megérteni, mi történik az antennán belül.
Itt van négy olyan helyzet, amelyek segíteni fogják a gondolkodás és inverzió fogalmát.
A hullámot visszaverődve fordítottuk, ezt a média tulajdonságai határozzák meg a felület mindkét oldalán.
Ha a hullám fordított visszaverődés, és azt akarjuk, hogy konstruktív interferencia a kötelet, mi kell egy kötél hossza megegyezik a hullámhossz fele, a teljes hullámhossz vagy egy fél hullámhossz, és így tovább: \ (L = n \). ahol n pozitív egész szám.
Az antenna rezonanciája ugyanazokon a reflexiós és interferencia alapokon nyugszik: válassza ki a vezeték hosszát úgy, hogy a visszavert energia konstruktív módon zavarja, nagyobb jelet teremtsen, és ne csökkentse.
Álló hullámok
Amikor a két hullám azonos hosszúságú meghosszabbítja az ugyanabban a környezetben, de az ellenkező irányba (ábrázolt kék és narancs színekben az alábbi példákban), kölcsönhatásba léphetnek, és így egy állóhullám (látható zöld az alábbi példákban). Állóhullámok hívják így, mert míg a kék hullámok mozgatni a bal, és a narancssárga hullámok mozgatni a jobb, a zöld állóhullámok nincs semmilyen látható mozgás bármely irányba.
A hullám hullám (narancssárga) és a visszavert hullám (kék) egy álló hullámot (zöld)
Állandó hullám csak bizonyos körülmények között keletkezik a közegben, amelyet a reflexió módja és az incidens hullám hossza határoz meg.
Álló hullám arány (SWR)
A maximális amplitúdó álló hullámai a frekvencia (vagy hullámhossz) és az antennahossz nagyon pontos kombinációjával merülnek fel.
Sajnálatos módon praktikus és gyakorlatilag lehetetlen olyan antennákkal rendelkezni, amelyek pontos hosszúsággal rendelkeznek ahhoz, hogy ideális frekvenciatartományban az ideális álló hullámot alkossanak. Szerencsére ez nem szükséges. Egy rögzített hosszúságú antenna kis frekvenciatartományban működhet, kis, elfogadható szintű detonálással.
Az antenna hosszát úgy kell beállítani, hogy az állóhullám a lehető legközelebb legyen az ideálishoz a működési frekvenciatartomány közepén.
Az SWR-mérők (álló hullám arány) mérik az átvitt energia és a visszavert energia arányát, és ez az arány a lehető legközelebb legyen 1: 1-hez.
Kis mértékű kiigazítások végezhetők el, ha passzív komponenseket adnak az áramkörhöz a terminációs kaszkád és az antenna között. Az antennaváltás kis hiányosságai potenciális különbséget okozhatnak a végső erősítési szakaszban, és az átviteli vonal végső részét felmelegítik. A nagy egyensúlyhiány nagy potenciális különbséget okozhat az adó áramkörében, ami dielektromos meghibásodást, szikrázást és a terminálerősítő hibáját okozza.
Információ átadása
Valószínű, hogy az információátvitel két módja legismertebb: frekvencia moduláció (FM, FM) és amplitúdó moduláció (AM, AM).
Frekvencia moduláció
A frekvencia modulációval az információ továbbításra kerül a vivőhullám frekvenciájának megváltoztatásával.
Amplitúdó moduláció
Az amplitúdó modulációval a hordozó oszcilláció gyakorisága állandó marad. Az információt a vivő amplitúdója megváltoztatásával továbbítják.
Dipol antennát
Egy egyszerű antennát, amely két azonos elemet használ, egy dipólusnak nevezik. A legrövidebb dipólus antennák oszcillációval dolgoznak, amelyeknek az antenna hossza a hullámhossz felénél helyezkedik el, és állandó hullámokat hoznak létre az antenna teljes hosszában.
Álló hullámok dipólantennán
Az elektromos mezők megváltoztatása az antenna hossza mentén olyan rádióhullámokat hoz létre, amelyek az antenna irányában terjednek.
Antenna sugárzó energia
Az antennák lehetővé teszik, hogy információkat továbbítsanak és fogadjanak, mûködjenek és az elektromágneses mezõk ki vannak téve az univerzumban. A következő cikkben megvizsgáljuk a különböző antennatípusokat, és hogyan működnek.
Mentés vagy megosztás