Энэ нь ирэхэдантеннууд, хүмүүсийн хамгийн их санаа зовдог асуулт бол "Цацраг туяаг хэрхэн олж авдаг вэ?" Дохионы эх үүсвэрээс үүссэн цахилгаан соронзон орон нь дамжуулах шугам болон антенн дотор хэрхэн тархаж, эцэст нь антеннаас "салж" чөлөөт орон зайн долгион үүсгэдэг.
1. Нэг утсан цацраг
qv (Кулон/м3)-ээр илэрхийлсэн цэнэгийн нягтыг Зураг 1-д үзүүлсэн шиг хөндлөн огтлолын талбай a, V эзэлхүүнтэй дугуй утсанд жигд тархсан гэж үзье.
Зураг 1
V эзлэхүүн дэх Q нийт цэнэг нь z чиглэлд жигд Vz (м/с) хурдтайгаар хөдөлдөг. Утасны хөндлөн огтлол дээрх гүйдлийн нягт Jz нь дараах байдалтай болохыг баталж болно.
Jz = qv vz （1）
Хэрэв утас нь хамгийн тохиромжтой дамжуулагчаар хийгдсэн бол утасны гадаргуу дээрх гүйдлийн нягт Js байна.
Js = qs vz （2）
Энд qs нь гадаргуугийн цэнэгийн нягт юм. Хэрэв утас нь маш нимгэн бол (хамгийн тохиромжтой нь радиус нь 0) утас дахь гүйдлийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
Iz = ql vz (3)
Энд ql (кулон/метр) нь нэгж уртын цэнэг юм.
Бид голчлон нимгэн утаснуудтай холбоотой байдаг бөгөөд дээрх гурван тохиолдолд дүгнэлтүүд хамаарна. Хэрэв гүйдэл цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг бол (3) томъёоны цаг хугацааны дериватив нь дараах байдалтай байна.
（4）
az нь цэнэгийн хурдатгал юм. Хэрэв утасны урт l бол (4) -ийг дараах байдлаар бичиж болно.
（5）
Тэгшитгэл (5) нь гүйдэл ба цэнэгийн хоорондох үндсэн хамаарал, мөн цахилгаан соронзон цацрагийн үндсэн хамаарал юм. Энгийнээр хэлбэл, цацраг үүсгэхийн тулд цэнэгийн цаг хугацааны өөрчлөлттэй гүйдэл эсвэл хурдатгал (эсвэл удаашрал) байх ёстой. Бид цаг хугацааны гармоник хэрэглээнд гүйдлийг ихэвчлэн дурддаг бөгөөд түр зуурын хэрэглээнд төлбөрийг ихэвчлэн дурддаг. Цэнэглэх хурдатгал (эсвэл удаашрал) үүсгэхийн тулд утас нь нугалж, нугалж, тасалдсан байх ёстой. Цэнэг цаг хугацааны гармоник хөдөлгөөнөөр хэлбэлзэх үед энэ нь мөн үечилсэн цэнэгийн хурдатгал (эсвэл удаашрал) эсвэл цаг хугацааны өөрчлөлттэй гүйдэл үүсгэдэг. Тиймээс:
1) Хэрэв цэнэг хөдлөхгүй бол гүйдэл байхгүй, цацраг туяа байхгүй болно.
2) Хэрэв цэнэг тогтмол хурдтай хөдөлдөг бол:
а. Хэрэв утас шулуун, урт нь хязгааргүй бол цацраг туяа байхгүй болно.
б. Хэрэв утас нь 2-р зурагт үзүүлсэн шиг нугалж, нугалж эсвэл тасалдсан бол цацраг туяа байна.
3) Хэрэв цэнэг нь цаг хугацааны явцад хэлбэлзэж байвал утас шулуун байсан ч цэнэг нь цацруулна.
Зураг 2
Цацрагийн механизмын чанарын ойлголтыг Зураг 2(d)-д үзүүлсний дагуу нээлттэй утсанд холбогдсон импульсийн эх үүсвэрийг үзэх замаар олж авч болно. Утсанд анх хүчдэл өгөх үед утсан дахь цэнэгүүд (чөлөөт электронууд) эх үүсвэрээс үүссэн цахилгаан талбайн шугамаар хөдөлдөг. Цэнэгүүд нь утасны эх үүсвэрийн төгсгөлд хурдасч, төгсгөлд нь тусах үед удааширч (анхны хөдөлгөөнтэй харьцуулахад сөрөг хурдатгал) байх тул түүний төгсгөлүүд болон утасны үлдсэн хэсэгт цацрагийн орон үүсдэг. Цэнэгүүдийн хурдатгал нь цэнэгийг хөдөлгөж, холбогдох цацрагийн талбарыг үүсгэдэг гадны хүчний эх үүсвэрээр хийгддэг. Утасны төгсгөл дэх цэнэгийн удаашрал нь утасны төгсгөлд төвлөрсөн цэнэгийн хуримтлалаас үүдэлтэй индукцлагдсан оронтой холбоотой дотоод хүчний нөлөөгөөр хийгддэг. Утасны төгсгөлд хурд нь тэг болж буурах үед цэнэгийн хуримтлалаас дотоод хүч нь энерги олж авдаг. Иймээс цахилгаан орны өдөөлтөөс болж цэнэгийн хурдатгал болон утасны эсэргүүцэл тасрах буюу гөлгөр муруйгаас болж цэнэгийн удаашрал нь цахилгаан соронзон цацраг үүсгэх механизм юм. Хэдийгээр одоогийн нягт (Jc) ба цэнэгийн нягт (qv) хоёулаа Максвеллийн тэгшитгэлийн эх үүсвэр боловч цэнэгийг ялангуяа түр зуурын талбайн хувьд илүү суурь хэмжигдэхүүн гэж үздэг. Цацрагийн энэхүү тайлбарыг голчлон түр зуурын төлөвт ашигладаг боловч тогтвортой төлөвийн цацрагийг тайлбарлахад бас ашиглаж болно.
Хэд хэдэн гайхалтай санал болгож байнаантенны бүтээгдэхүүнүйлдвэрлэсэнRFMISO:
RM-TCR406.4
RM-BCA082-4（0.8-2GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
2. Хоёр утастай цацраг туяа
Зураг 3(а)-д үзүүлсэн шиг антентай холбогдсон хоёр дамжуулагч дамжуулах шугамд хүчдэлийн эх үүсвэрийг холбоно. Хоёр утастай шугамд хүчдэл өгөх нь дамжуулагчийн хооронд цахилгаан талбар үүсгэдэг. Цахилгаан талбайн шугамууд нь дамжуулагч бүрт холбогдсон чөлөөт электронууд (атомуудаас амархан тусгаарлагддаг) дээр ажиллаж, тэднийг хөдөлгөхөд хүргэдэг. Цэнэгүүдийн хөдөлгөөн нь гүйдэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь соронзон орон үүсгэдэг.
Зураг 3
Цахилгаан орны шугамууд эерэг цэнэгээр эхэлж, сөрөг цэнэгээр төгсдөг гэдгийг бид хүлээн зөвшөөрсөн. Мэдээжийн хэрэг, тэд бас эерэг цэнэгүүдээр эхэлж, хязгааргүй төгсөж болно; эсвэл хязгааргүйгээс эхэлж сөрөг цэнэгээр төгсдөг; эсвэл ямар ч цэнэгээр эхэлдэггүй, төгсдөггүй битүү гогцоо үүсгэдэг. Физикт соронзон цэнэг байдаггүй тул соронзон орны шугамууд нь гүйдэл дамжуулагчийн эргэн тойронд үргэлж хаалттай гогцоо үүсгэдэг. Зарим математикийн томъёонд хүч чадал, соронзон эх үүсвэрийг хамарсан шийдлүүдийн хоёрдмол байдлыг харуулахын тулд эквивалент соронзон цэнэг ба соронзон гүйдлийг оруулсан болно.
Хоёр дамжуулагчийн хооронд татсан цахилгаан талбайн шугамууд нь цэнэгийн тархалтыг харуулахад тусалдаг. Хэрэв бид хүчдэлийн эх үүсвэрийг синусоид гэж үзвэл дамжуулагчийн хоорондох цахилгаан орон нь үүсгүүртэй тэнцүү үетэй синусоид байх болно. Цахилгаан талбайн хүч чадлын харьцангуй хэмжигдэхүүнийг цахилгаан талбайн шугамын нягтаар илэрхийлэх ба сумнууд нь харьцангуй чиглэлийг (эерэг эсвэл сөрөг) заана. Дамжуулагчийн хооронд цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг цахилгаан ба соронзон орон үүсэх нь дамжуулах шугамын дагуу тархдаг цахилгаан соронзон долгион үүсгэдэг бөгөөд үүнийг Зураг 3(a)-д үзүүлэв. Цахилгаан соронзон долгион нь цэнэг болон харгалзах гүйдлийн хамт антен руу ордог. Хэрэв бид антенны бүтцийн нэг хэсгийг салгах юм бол 3(b) зурагт үзүүлсэн шиг цахилгаан талбайн шугамын задгай төгсгөлүүдийг (тасархай шугамаар харуулсан) "холбох" замаар чөлөөт орон зайн долгион үүсч болно. Чөлөөт орон зайн долгион нь мөн үе үе байдаг боловч тогтмол фазын P0 цэг нь гэрлийн хурдаар гадагшаа хөдөлж, хагас хугацааны дотор λ/2 (P1 хүртэл) зайг туулдаг. Антенны ойролцоо P0 тогтмол фазын цэг нь гэрлийн хурдаас хурдан хөдөлж, антеннаас хол байгаа цэгүүдэд гэрлийн хурд руу ойртдог. Зураг 4-т t = 0, t/8, t/4, 3T/8-д λ∕2 антенны чөлөөт орон зайн цахилгаан орны тархалтыг үзүүлэв.
Зураг 4 t = 0, t/8, t/4 ба 3T/8 үед λ∕2 антенны чөлөөт орон зайн цахилгаан орны тархалт
Удирдагч долгион нь антеннаас хэрхэн салж, эцэст нь чөлөөт орон зайд тархахын тулд үүсдэг нь тодорхойгүй байна. Бид чиглүүлсэн болон чөлөөт сансрын долгионыг усны долгионтой харьцуулж болох бөгөөд энэ нь тайван усанд чулуу унасан эсвэл өөр аргаар үүсдэг. Усанд эвдрэл үүсч эхэлмэгц усны долгион үүсч, гадагшаа тархаж эхэлдэг. Эвдрэл зогссон ч давалгаа зогсохгүй урагшаа үргэлжилсээр байдаг. Хэрэв эвдрэл үргэлжилсээр байвал шинэ долгионууд байнга үүсдэг бөгөөд эдгээр долгионы тархалт бусад долгионы ард хоцордог.
Цахилгааны эвдрэлээс үүссэн цахилгаан соронзон долгионы хувьд ч мөн адил. Хэрэв эх үүсвэрээс үүссэн анхны цахилгаан эвдрэл богино хугацаатай бол үүссэн цахилгаан соронзон долгион нь дамжуулах шугамын дотор тархаж, дараа нь антен руу орж, өдөөлт байхгүй болсон ч (яг л усны долгион шиг) чөлөөт орон зайн долгион хэлбэрээр цацруулна. болон тэдний үүсгэсэн үймээн). Хэрэв цахилгаан эвдрэл тасралтгүй байвал цахилгаан соронзон долгион нь тасралтгүй оршин тогтнож, тархалтын явцад тэдгээрийн араас нягт дагалддагийг Зураг 5-д үзүүлсэн хоёр конус антенн дээр үзүүлэв. Цахилгаан соронзон долгион нь дамжуулах шугам болон антенн дотор байх үед тэдгээрийн оршин тогтнох нь цахилгаан байдагтай холбоотой байдаг. дамжуулагч дотор цэнэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч долгион цацрах үед тэдгээр нь битүү гогцоо үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн оршин тогтнолыг хадгалах ямар ч цэнэг байхгүй. Энэ нь биднийг дараах дүгнэлтэд хүргэж байна.
Талбайг өдөөхөд цэнэгийг хурдасгах, удаашруулах шаардлагатай байдаг бол талбайг арчлахад цэнэгийг хурдасгах, удаашруулах шаардлагагүй.
Зураг 5
3. Диполь цацраг
Бид цахилгаан талбайн шугамууд антеннаас салж, чөлөөт долгион үүсгэдэг механизмыг тайлбарлахыг хичээж, диполь антенныг жишээ болгон авч үзье. Хэдийгээр энэ нь хялбаршуулсан тайлбар боловч хүмүүст чөлөөт орон зайн долгион үүсэхийг зөн совингоор харах боломжийг олгодог. Зураг 6(а)-д цахилгаан талбайн шугамууд мөчлөгийн эхний улиралд λ∕4-ээр гадагш хөдөлж байх үед диполийн хоёр гарны хооронд үүссэн цахилгаан орны шугамыг үзүүлэв. Энэ жишээний хувьд үүссэн цахилгаан орны шугамын тоог 3 гэж үзье. Циклийн дараагийн улиралд анхны гурван цахилгаан орны шугам өөр λ∕4 (эхлэх цэгээс нийт λ∕2) хөдөлдөг. мөн дамжуулагч дээрх цэнэгийн нягт буурч эхэлдэг. Энэ нь мөчлөгийн эхний хагасын төгсгөлд дамжуулагч дээрх цэнэгийг хүчингүй болгодог эсрэг цэнэгүүдийг оруулснаар үүссэн гэж үзэж болно. Эсрэг цэнэгүүдийн үүсгэсэн цахилгаан талбайн шугамууд нь 3 бөгөөд λ∕4 зайд шилжих бөгөөд үүнийг Зураг 6(b)-ийн тасархай шугамаар дүрсэлсэн болно.
Эцсийн үр дүнд эхний λ∕4 зайд доошоо чиглэсэн гурван цахилгаан орны шугам, хоёр дахь λ∕4 зайд мөн адил тооны дээш чиглэсэн цахилгаан орны шугам байна. Антенн дээр цэвэр цэнэг байхгүй тул цахилгаан талбайн шугамууд нь дамжуулагчаас салж, битүү гогцоо үүсгэхийн тулд нийлж байх ёстой. Үүнийг Зураг 6(в)-д үзүүлэв. Хоёрдугаар хагаст ижил физик процессыг дагаж мөрддөг боловч чиглэл нь эсрэгээрээ байгааг анхаарна уу. Үүний дараа процесс давтагдаж, тодорхойгүй хугацаагаар үргэлжилж, Зураг 4-тэй төстэй цахилгаан талбайн тархалтыг үүсгэнэ.
Зураг 6
Антенны талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл зочилно уу:
Шуудангийн цаг: 2024 оны 6-р сарын 20-ны хооронд
